Mesh WLAN Networklerinin Endüstriyel Otomasyonda Kullanılması

Daha az masraf, daha fazla esneklik ve emniyet

Mesh kablosuz LAN networkleri, endüstriyel otomasyonda nadiren kullanılır. Mesh Kablosuz LAN networkler çeşitli uygulama alanlarında klasik kablosuz LAN altyapı networkü karşısında önemli avantajlara sahiptir. Avantajlarını özellikle otomasyondaki tipik uygulamaya-özel kablosuz networklerde gösterirler.

Kolay planlama, minimum montaj ve genişletme işçiliği, değişen genel koşullara esnek adaptasyon ve yüksek düzeyde güvenilirlik: Bunlar, bir WLAN Mesh networkünü karakterize eden özelliklerin sadece bazılarıdır. Buna rağmen, bu tür çözümler şimdiye kadar esas olarak yapı dışı sektörde ve son yıllarda aynı zamanda konut sektöründe yaygın olarak kabul görmüştür. Bu nedenle, aşağıda bir mesh WLAN networkünün ilgi çekici özelliklerine göz atacak ve kullanım için uygun olduğu endüstriyel uygulamaları vurgulayacağız.

Mesh WLAN networkü; otonom, kendi kendini organize eden bir plansız networktür. Geleneksel olarak kurulan bir WLAN networkünün aksine, mesh network, WLAN client’lerinin birbirine bağlandığı – WLAN erişim noktaları ve bazı durumlarda merkezi WLAN kontrolörleri gibi – bir merkezi altyapıya ihtiyaç duymaz. Bir mesh networkte sadece eşit erişimli mesh WLAN düğümleri vardır.

Bu, ayrı bir WLAN altyapısı planlama, kurma ve işletmeye alma ihtiyacını ortadan kaldırır.

Bir standart WLAN networkünde client’ler daima bir erişim noktası üzerinden haberleşmelidir; bir Mesh WLAN networkünde ise client’lerin doğrudan birbiriyle haberleşmesi mümkündür.

Mesh WLAN networkünün temeli, haberleşme düğümlerinin kendi radyo frekans aralıkları dahilinde otomatik olarak tüm diğer haberleşme düğümleriyle bağlantılar kurduğu bir plansız networktür. Bir defada sadece bir erişim noktasına bağlanabilen bir WLAN client’inin aksine, diğer client’lere paralel olarak birçok bağlantı başlatılabilir. Bunlar sırasıyla ilave haberleşme düğümlerine ilave bağlantıları sürdürdüğünden, Mesh düğümler olarak bilinen client’lerin veri alışverişi yaptığı bir Mesh network otomatik olarak yaratılır. Doğrudan erişilemeyen Mesh düğümler, diğer client’ler vasıtasıyla yönlendirme (sıçrama noktaları) üzerinden bağlanır. Sonuç, bir Mesh düğümün arıza yapması durumunda verinin bir alternatif yol üzerinden kolayca hedefe yönlendirilmesi anlamına gelen ve arızaya karşı emniyet performansını artıran yol yedekliliğidir. İlave olarak, hedefe giden en iyi yol tespit edilir ve her bir iletim için dinamik olarak kullanılır.

Ağ hesapları çok sayıda bağlantıya sahip olabileceğinden, genellikle bir Mesh networkteki varış noktasına giden birkaç alternatif yol vardır.

İlgili yazılımı eShop’tan indirin

Bunun ışığında, Phoenix Contact Kasım 2019’da WLAN 2100 ürün serisinin endüstriyel WLAN erişim noktası için Mesh WLAN işlevselliğine sahip bir yazılım versiyonu üretti. Bu fonksiyon için üretilen yazılım versiyonu www.phoenixcontact.com adresinden ücretsiz olarak indirilebilir. Mesh WLAN, AES şifrelemeli WPA-2 güvenliği tarafından korunan WLAN geçici bağlantılarına dayanmaktadır. Kablosuz network için özel olarak geliştirilmiş olan açık Layer 2 yönlendirme protokolü B.A.T.M.A.N (Better Approach to Mobile Adhoc Networking) İleri, Mesh networkte dinamik yol arama için kullanılmaktadır.Yani, bir kablosuz bağlantının belirli ve değişen özellikleri – kanal hızı veya yolun beklenen veri hızı gibi – de yönlendirme kararında dikkate alınmaktadır. Bununla birlikte, yönlendirme protokolünün kendisi fiziksel iletim ortamından bağımsızdır ve bu nedenle Mesh networkte kablosuz bağlantılara ilave olarak kablo bağlantıları da kullanılabilir. Layer 2 yeteneği aynı zamanda – Profinet ve Profisafe gibi – önemli endüstriyel otomasyon
protokollerinin Mesh network üzerinden gönderilmesine de izin verir.

Şekil 3: WLAN 2100, Phoenix Contact’ın Mesh WLAN işlevselliğini destekleyen ilk WLAN modülüdür; yazılım web sitesinden ücretsiz olarak indirilebilir.

Çok sayıda Mesh düğüm vasıtasıyla bir Ethernet networküne entegrasyon

Her bir Mesh WLAN düğümü, Ethernet cihazlarını ve aynı zamanda komple Ethernet alt networklerini Mesh WLAN networküne bağlamak için kullanılabilen bir yerel Ethernet portu içerir. Ayrıca, Mesh WLAN düğümü üzerinde WLAN-yetenekli uç cihazların veya WLAN client adaptörlü Ethernet komponentlerinin Mesh networke entegre edilebildiği bir sanal WLAN erişim noktası da etkinleştirilebilir. Sonuç olarak, Mesh WLAN networkü, erişim noktaları için kablosuz omurga networkü sağlar. WLAN client’leri yine de erişim noktaları arasında dolaşabilmektedir.

Eğer Mesh network yüksek düzey bir Ethernet networküne entegre edilecekse, prensipte bağlantı olarak bir Mesh düğüm yeterlidir. Bununla birlikte, performans ve yedeklilik nedenleriyle bu tür hatalı kullanım özellikle faydalı değildir. Bundan dolayı, çoklu Mesh düğümler bir ortak Ethernet omurga networkü üzerinde de işletilebilir. Bu, haberleşmedeki “döngüleri” otomatik olarak engeller. Uygulama veya uç cihazlar bakış açısından, tüm Mesh network mantıksal olarak bir dağıtılmış switch gibi çalışır: Network trafiği, Mesh networkte kapsüllenen kendi hedef yerine gönderilir.


Uygulama bakış açısından, Mesh network büyük bir dağıtılmış switch görevi görür.

Yüksek performans şartlarına sahip WLAN altyapı networkü

Networkü organize etmek için, Mesh düğümlerin networke düzenli olarak bilgi göndermesi gerekir. Networkün boyutu büyüdükçe, bu haberleşme network üzerinde
artan bir yük haline gelir ve verimlik düşer – özellikle tüm Mesh networkün sadece bir WLAN kanalı üzerinden iletim yapması nedeniyle. İlave olarak, bir ilave Mesh düğüm (sıçrama noktası) vasıtasıyla her bir iletim için elde edilebilir veri hızı büyük ölçüde azalır Bu nedenle kullanıcı, maksimum data hacmi pahasına esneklik ve otonomi kazanır. Bununla birlikte, genellikle sadece küçük veri paketlerinin döngüsel olarak gönderilmesi nedeniyle çoğu otomasyon networkünde veri hızı sıklıkla kritik öneme sahip değildir. Verinin tanımlanmış bir süre içerisinde kendi hedef noktasına ulaşma güvenilirliği, genellikle kısa bir süre içerisinde çok miktarda veri gönderme yeteneğinden daha büyük bir rol oynamaktadır.

Yukarıda belirtilen durumlar dışında, Mesh WLAN networkleri çeşitli etkileyici avantajlar da sunmaktadır. Bu, yine Mesh networklerin planlama ve işletimini basitleştiren ilave altyapı inşa etme ihtiyacını ortadan kaldırır. Bireysel network client’leri doğrudan birbirleriyle haberleşebilirler. Client’ler arasında geçiş yapmak için dolaşım gerekmez ve böylece veri alışverişinde kesintiler oluşmaz. Ayrıca, yedek iletim kanalları arızaya karşı emniyet performansını artırır. Bunun yanında, network client’lerinin kolay eklenip çıkarılması ve aynı zamanda Mesh WLAN networkünün değişen çevre ve telsiz yayın koşullarına dinamik ve esnek şekilde adapte olabilmesi için kendiliğinden örgütlenme özelliğine sahiptir.

Radio Client’lar arasındaki haberleşmede kullanım

Mesh WLAN networkleri her uygulama için ideal çözüm değildir. Özellikle çeşitli
uygulama ve cihazların bir ortak WLAN networkünü paylaştıkları yüksek performanslı WLAN networkleri veya çok uygulamalı networkler söz konusu olduğunda, WLAN altyapı networkü daha iyi bir seçenek olduğunu göstermeye devam etmektedir. Bununla birlikte, örneğin bir otomasyon uygulamasında client’lerin kablosuz olarak bir Profinet veya Profisafe networküne entegre edilmesi gerekiyorsa, Mesh WLAN networkü ilgi çekici bir alternatif olarak görülmektedir.

Mesh WLAN networkleri için tipik uygulamalar, mobil client’lerin sadece bir merkezi kontrolörle değil aynı zamanda birbiriyle de haberleşmesinin gerektiği her yerde bulunabilir. Bir başka senaryo, uzun bir mesafe üzerinden bir networkle kesintisiz veri alışverişi yapması gereken mobil veya hareketli client’leri içerir – örneğin AGV’ler (Otomatik Yönlendirmeli Araçlar) veya vinçler. İstasyonların daha önce WLAN tekrarlayıcılar veya WDS (kablosuz dağıtım sistemleri) üzerinden networke bağlandığı uygulamalar gibi, dağıtılmış ölçme veya otomasyon istasyonlarının kablosuz network iletişimi de bir olasılıktır.

Özet

Mesh WLAN networkleri ile, WLAN networklerinin kurulması kolaydır; mevcut WLAN networklerindeki menziller artırılabilir ve yönlendirme kabloları olmadan daha büyük alanları kapsamak için çok sayıda şebeke erişim noktası kullanılabilir. Bir özel avantaj olarak, Mesh WLAN networkü değişen ortam koşullarına esnek şekilde adapte olur ve bazı uygulamalarda daha yüksek güvenilirlik sunar. Bununla birlikte, bu tür bir radyo networkünün her uygulama için uygun olmadığına dikkat edilmelidir. Bu nedenle WLAN altyapı networkü özellikle veri hacmi veya büyük networkler söz konusu olduğunda hâlâ kendi avantajlarına sahiptir.

Daha fazla bilgi:

www.phoenixcontact.com/wireless