艾默生工业自动化（中国）

　　本课程包括

　　1  概述

　　2  Wi-Fi 技术基于哪种标准

　　3  成本效益高

　　4  技术稳定可靠

　　5  安全

　　6  Wi-Fi技术在工厂内的应用

　　7  总结

　　　概述

　　Wi-Fi技术――也常常称为IEEE 802.11或者无线以太网――是世界上应用最广泛的无线网络协议。

　　或许您已经在利用Wi-Fi网络将您的电脑连接到办公室网络、家庭网络或者因特网上去了。在公共场所内，如宾馆、机场和咖啡馆，也有成千上万的Wi-Fi网络存取点或者“热点”早已存在。

　　Wi-Fi技术也正在过程工业应用中日益流行起来。同样的技术，让您在世界另一端的机场即可跟您的局域网进行连接，也同样可以用来将过程和资产信息从工厂的一处传递到另外一处。

　　在本课程中您将会学到，到底是什么让Wi-Fi流行起来，它又如何在传递过程和资产数据方面大显身手。

　　在课程末尾处您可以发现一个简短的测验，以帮助您确认到底学到了哪些知识――并赢得宝贵的奖励点数。

　　提示

　　在您阅读本课程内容的同时，请别忘了留意下面这些问题的答案：

　　Wi-Fi技术是基于哪种标准的?

　　Wi-Fi 技术如何处理射频“噪音”?

　　当前哪种Wi-Fi技术的安全标准可以提供最高水平的安全防护?

　　Wi-Fi技术在工厂中都有哪些合适的应用?

　　准备好开始了吗?请点击下面的“>”符号开始您的阅读吧。

　　下一节： Wi-Fi 技术基于哪种标准

　　Wi-Fi 技术基于哪种标准

　　建立在标准基础之上的技术与企业专有的技术相比通常有若干优点。 这些优点可以包括：更容易安装，可选择的供应商更多，长期的服务支持也更有保证等等。

　　Wi-Fi技术建立在无线局域网的IEEE802.11标准基础上。标记为“Wi-Fi 认证”的设备也会满足Wi-Fi联盟对于互操作性的要求――Wi-Fi联盟是一个有超过250个技术和服务供应商的团队联盟。

　　IEEE 802.11实际上是一个相关标准的家族。 到底其中的哪个标准更加适用取决于您的应用要求。

　　802.11b 是世界上应用最广的标准，在大多数情况下，也是价格最便宜的标准。它的操作频率为2.4GHz ，无线通信装置按照802.11b的标准以高达11Mbps的速度传输数据。

　　802.11g 是比较新的版本。 它的操作频率同802.11b相同，但是数据率较高，可达54Mbps。

　　802.11g 标准同802.11b的兼容性不好――使用这两种标准的设备彼此之间可以进行通信，但是数据率要低于802.11b.

　　802.11a 工作于5GHz频段，数据率达54Mbps， 跟802.11g相同但是距离范围更短。 这种标准也日渐流行。

　　802.11i ， 也称作WPA2 ，是一种 Wi-Fi 网络的安全标准。 您将会在本课程中“安全”部分学到更多关于它的内容。

　　另外一种相关的标准802.11af， 包括PoE， 即以太网供电技术。 PoE通过同一条电缆给无线通信装置或其它设备提供电源并同时传输数据。 虽然PoE本身并不是一种无线技术，但是它可以作为整体技术方案的一部分跟有线和无线以太网结合使用。

　　国家和地区性标准。 虽然Wi-Fi数据传输在世界上大部分地区都不会要求使用许可执照，不同的国家还是对它的输出功率有不同的限制，而且有些还会允许使用所分配的频段内不同的通道。 然而，大多数今天制造的Wi-Fi无线通信装置，都会符合它们所在国家颁发的标准。

　　下一节：成本效益高

　　成本效益高

　　无论一种技术功能如何齐全，假如它能带来的利益不超过成本，就不会是一种正确选择。 幸运的是， Wi-Fi网络价格相对便宜。 广泛的应用带来了大规模的生产――加上数不胜数的供应商之间的激烈竞争――使它的技术成本继续下降。

　　由于Wi-Fi是一种无线网络，所以安装比传统的有线更加容易，价格也更低。使用以太网供电技术(IEEE802.11af)可以消除在现场为网络的无线通信装置单独供应有线电源的需要，从而进一步减少了安装成本。

　　在严酷的环境下，Wi-Fi无线通信装置可能会要求有比较专业的防护外罩和部件，从而使成本在一定程度上增加，但是这种状况对大多数通信技术而言都是一样的。

　　Wi-Fi网络也容易扩展。 您可以马上购买需要的设备，并根据需要提升添加更多的节点。

　　下一节：性能稳定可靠

　　性能稳定可靠

　　Wi-Fi 技术工作可靠，使用方便，这早已经过无数小时的工作追踪记录的证实。稳定可靠的性能，使这种技术获得了广泛的应用，居住、商务、学术科研，甚至在军事上都有它一席之地。

　　至于在危险地带、严酷的环境下以及在过程工厂方面，Wi-Fi 技术如今也为世界各地的设备供应商们所采用。

　　工厂环境中包含许多射频干扰来源， Wi-Fi网络对付这种噪音的武器是DSSS，也就是直接序列扩频通信技术。 DSSS 通过将通信信号在更宽的频带上进行发送，从而避免干扰问题，然后在信号接收端再将需要的信号加以集中，将干扰滤除。

　　下一节：安全

　　安全

　　应该感谢技术和标准方面的进步，Wi-Fi网络在安全方面跟传统的有线网络相比毫不逊色。

　　设备供应商、Wi-Fi联盟，以及IEEE802.11标准委员会为技术的发展做出了巨大的努力，使Wi-Fi技术在数据加密，密钥分布以及其它的安全措施方面 变得安全可靠。(关于对这些和其它安全概念的解释，详见关于安全的无线技术课程)。

　　在这些安全方面的强化性能得以开发之前， Wi-Fi技术最初的安全措施称作WEP(安全等效加密)，但是后来发现这项技术应用在要求绝对安全的地方实在是力有不逮。

　　关于这些强化性能的两个例子是WPA和WPA2。

　　WPA(Wi-Fi 网络安全存取) 是一种用于Wi-Fi网络的强大而且具有互操作性的安全技术。 这种技术利用加密、加强存取控制和用户鉴别等方法来保护数据，以取代WEP，一种安全性较差的旧有的安全技术。WPA使用128位密码键和动态通话密钥来保证网络私密和企业安全。

　　WPA2在安全方面更进一步，要求只有经过授权的用户或设备才具有访问网络的资格。根据IEEE802.11i标准的定义，WPA2还采用安全性极高的高级加密标准(AES)以对网络进行力度更大的保护。

　　WPA对无线网络安全是一种实用的技术方案;WPA2提供了最好的长期安全方案，但是同WPA的兼容性较差。

　　下一节：Wi-Fi技术工厂内的应用

　　Wi-Fi 技术在工厂内的应用

　　许多工厂已经采用Wi-Fi技术，利用它工作人员可以访问工厂内重要的应用或者发送电子邮件，而无需将他们的个人电脑或手提电脑跟工厂的区域网之间进行物理性连接。

　　但是，除了这些办公类型的应用之外，Wi-Fi 还可以提供入口以访问与过程控制相关的网络，或者用作网络传送媒介的“中枢”。

　　例如，您可以应用Wi-Fi将工厂内孤立的区域――特别是有些地方由于距离较远或存在像河流或者公路这样的障碍，使得硬线连接过于昂贵或不切实际时――连接到中央控制室去。或者您可以利用它将一个由低功率、短距离设备组成的自组织网络连接到主机系统或者有线局域网。(关于这些应用更多的内容，参见关于“工厂附近的网络应用和自组织网络”等课程)

　　为什么不将Wi-Fi技术也用于设备至设备之间的通信呢? 这是因为它的功耗相对较高，基于Wi-Fi技术的方案需要利用有线供电或以太网供电方可。 而提供这些供电连接的费用限制了Wi-Fi网络成本效益的提高。

　　然而，Wi-Fi 的高功耗却可以提供比低功耗设备更远的发射距离。 功率为1瓦的Wi-Fi无线信号传输可以在无障碍无干扰的情况下达到几公里之远，即使在工厂环境之下，也可以达到几百米远的距离。

　　这就是为什么要利用当地的网关来加强来自现场网络内低功率设备的数据，然后再用Wi-Fi方式将网关连接到中央主机或者工厂网络的原因了。 网关可以设定位置，优化无线设备网络的性能，并且可以在网络发生变化时很容易地进行移动。

　　Wi-Fi 网络带宽充足，一个访问点即可支持多个网关。它同工厂局域网和支持有线以太网的主机系统的整合也非常容易。 这里讲的主机系统，包括许多DCS，PLC和基于PC的历史数据记录器等等。

　　Wi-Fi技术还可以使移动状态的工作人员访问无线过程控制网络。这些工作人员可以利用配有Wi-Fi装置的PDA 或者平板电脑，连接到工厂各处的无线访问点――在任何需要的地方，必要的时间访问关键过程、资产信息、历史数据、维修保养系统以及其它关键的功能等等。

　　最后，您的工厂可能在Wi-Fi方面已经具有很强的专业知识： 您的IT部门，或许在如何将这项技术用于办公网络方面，已经具有丰厚的知识储备。(更多关于这个题目的内容，请参见课程IT协调)。

　　下一节：总结

　　总结

　　本课程中您已经学到…

　　Wi-Fi 的优势在于其技术建于得到广泛支持的标准之上――在本例中使用的标准是，无线以太网的IEEE802.11标准家族。

　　它的能力业已得到广泛的验证――主要在办公和商务应用方面，但是在过程工业方面的应用也在日益增加。

　　Wi-Fi技术成本效益高、稳健可靠、安全性好。

　　选用这种技术来沟通无线设备网络或工厂内的孤立区域和中央主机或工厂网络之间的间隔是一种很不错的选择。