《工業(yè)互聯網網絡互聯技術》 課件 項目三 任務3 運用工業(yè)無線技術

任務3運用工業(yè)無線技術任務描述：在智能制造大趨勢下，智能化轉型帶來了工業(yè)生產車間接入設備數量的劇增和生產數據的實時傳輸需求。新增設備的信息點位并不固定，生產數據和指令需要實時傳輸，這就決定了生產車間需要運用工業(yè)無線技術，建設穩(wěn)定可靠的無線網絡。本任務主要圍繞Wi-Fi技術、4G-cat1技術、5G技術等進行介紹，為讀者具備后續(xù)搭建小型工業(yè)無線網絡提供運用工業(yè)無線技術的能力。任務3運用工業(yè)無線技術無線網絡是采用無線通信技術實現的網絡。它在工業(yè)領域被廣泛應用，大多數工業(yè)企業(yè)都可借助工業(yè)無線網絡提高企業(yè)整體運行機制,相較于傳統(tǒng)的有線固定網絡,拓撲結構更加的靈活，無需大量的布線,減少了施工的難度,提高覆蓋面。任務3運用工業(yè)無線技術1.認識WiFi技術WiFi，又稱為“移動熱點”，它是IEEE802.11標準的無線局域網技術，該技術使用空閑的2.4GHz附近頻段，該頻段目前尚屬不用許可的無線頻段。目前常用的分別是IEEE802.11a、IEEE802.11b，IEEE802.11g和IEEE802.11n。任務3運用工業(yè)無線技術WiFi的基本工作原理是通過使用無線電波在設備之間傳輸數據，設備中的WiFi發(fā)射器會將數據轉換為無線信號，然后通過網絡接入點發(fā)送出去，而無線接收設備則會接收信號并將其轉換為可識別的數據，由于WiFi工作在特定的頻段上（包括2.4GHz和5GHz頻段），需要使用調制和編碼技術進行數據傳輸，Wi-Fi的無線信道一般采用媒介訪問控制協(xié)議來管理，以確保數據的有效傳輸，此外，為保護數據的安全性，WiFi還提供諸如加密和身份驗證等安全機制。任務3運用工業(yè)無線技術在實際工業(yè)應用中，WiFi被廣泛應用于許多應用和設備之間的無線通信和聯網連接，一般包括以下幾個方面的應用。①無線傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)WiFi可以用于無線傳感器和監(jiān)測設備的數據傳輸，例如環(huán)境監(jiān)測、溫度監(jiān)控、工藝參數監(jiān)測等，通過WiFi將相關設備連接到網絡，實現數據的實時傳輸和遠程監(jiān)控。任務3運用工業(yè)無線技術②機器與機器（M2M）通信WiFi可以用于工業(yè)自動化領域的機器與機器之間的通信，例如設備之間的數據交換、命令傳輸、狀態(tài)監(jiān)測等，通過WiFi網絡將工業(yè)機器、機器人和其他設備連接，實現機器與機器的相互通信和協(xié)作。任務3運用工業(yè)無線技術③移動終端設備連接在工業(yè)環(huán)境中，員工可以使用便攜設備如智能手機、平板電腦和手持終端，通過WiFi網絡連接到工廠的內部系統(tǒng)、數據庫或其他設備，以實現實時數據查看、操作指導等功能。任務3運用工業(yè)無線技術④遠程維護和故障排除WiFi可以用于工程師遠程連接到工廠設備、機器或系統(tǒng)，進行故障排除、配置更改或軟件更新，減少維護成本和停機時間，提高設備和系統(tǒng)的可靠性。任務3運用工業(yè)無線技術⑤無線機器人控制WiFi可以用于工業(yè)機器人的無線控制和監(jiān)控，通過WiFi網絡操作人員可以遠程控制機器人，觀察機器人運行狀態(tài)，并實時獲取機器人執(zhí)行任務的反饋。任務3運用工業(yè)無線技術WiFi6是下一代WiFi標準，于2019年發(fā)布。WiFi6引入了一系列增強功能，旨在提高無線網絡的性能。它工作在2.4GHz和5GHz頻段,在傳輸速率、并發(fā)數量、時延等方面有較大提升，峰值速率達9.6Gbit/s，每個接入點最多接入數為1024個，并發(fā)用戶數最大可達72個,網絡時延不大于20ms。任務3運用工業(yè)無線技術WiFi6無線網絡基于標準的工業(yè)以太網傳輸網絡，組成結構相對簡單，主要由IP交換系統(tǒng)、無線接入器、以及無線基站、各類Wi-Fi終端設備組成。Wi-Fi6提供了更高的速度、更大的容量、更低的延遲和更好的性能穩(wěn)定性，它適用于各種場景，包括家庭、辦公室、公共場所和工業(yè)環(huán)境，能夠滿足不斷增長的無線連接需求。任務3運用工業(yè)無線技術需要注意的是，工業(yè)現場環(huán)境對無線網絡的可靠性、穩(wěn)定性和安全性要求較高。因此，在部署WiFi網絡時，需要采取適當的安全措施、網絡管理和干擾防護，以確保無線通信的穩(wěn)定性和數據的安全性。任務3運用工業(yè)無線技術2.認識4GCat.1技術4G技術，是指第四代移動通信技術，包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式。Cat.1屬于4G系列，可以使用已建設的4G移動網絡資源，常用于工業(yè)場景中的物聯網應用。雖然商用4G模塊主要使用Cat.4，下載速率可以達到150m，但是大多數工業(yè)和物聯網場景對通信傳輸速率要求不高。任務3運用工業(yè)無線技術Cat.1作為4G的低端版本，技術成熟穩(wěn)定，它的上行峰值速率為5Mbit/s，下行峰值速率為10Mbit/s，屬于蜂窩物聯網，是廣域網。運用4GCat.1技術針對工業(yè)場景進行適當調整，能夠給工業(yè)企業(yè)提供覆蓋面廣，傳輸速率高的通信系統(tǒng)，滿足工業(yè)互聯網的各場景互聯互通的需求。同時，Cat.1是配置為最低版本參數的用戶終端級別，可讓業(yè)界以低成本設計低端4G終端。任務3運用工業(yè)無線技術在實際工業(yè)應用中，4GCat.1一般包括以下幾個方面的應用。①遠程監(jiān)測和控制使用4GCat.1可以連接傳感器、設備和工業(yè)機器等，實現遠程監(jiān)視、數據采集和遠程控制，便于工業(yè)自動化、智能監(jiān)測和遠程操作。任務3運用工業(yè)無線技術②安全和報警系統(tǒng)使用4GCat.1可以支持實時的安全警報和通知傳送。例如，在工廠或倉庫中，它可以用于監(jiān)控入侵、火災、泄漏等緊急事件，并及時將警報消息傳輸到相關人員。任務3運用工業(yè)無線技術③物流和倉儲管理使用4GCat.1可以連接傳感器和設備，實時監(jiān)控物流和倉儲過程信息，包括實時跟蹤貨物、監(jiān)控溫度、濕度和其他環(huán)境參數，以確保物流過程的可視化和控制。任務3運用工業(yè)無線技術④能源管理使用4GCat.1可以實時監(jiān)測能源消耗、控制設備運行模式，并進行預測性維護，以提高能源效率和降低成本。4GCat.1在工業(yè)場景中可以提供可靠的遠程通信和控制功能，實現工業(yè)物聯網應用的連接和監(jiān)控需求。它為工業(yè)自動化、能源管理、遠程監(jiān)控等提供了更加便捷和高效的解決方案。任務3運用工業(yè)無線技術3.認識5G技術5G技術,是指第五代移動通信技術，其性能目標是實現高數據速率、減少延遲、節(jié)省能源、降低成本、提高系統(tǒng)容量和大規(guī)模設備連接。5G技術六大基本特點：高速度、泛在網、低功耗、低延時、萬物互聯、重構安全。任務3運用工業(yè)無線技術5G技術應用包括增強型移動寬帶（eMBB）、超高可靠低時延通信（uRLLC）和海量機器類通信（mMTC）三種關鍵的服務場景，它們針對不同的需求提供了不同的功能和特性。任務3運用工業(yè)無線技術eMBB，主要應用在高清視頻和流媒體傳輸、高速率和低延遲等服務場景。eMBB為用戶提供更高質量、更穩(wěn)定的高清視頻和流媒體內容，如高清視頻直播、高清視頻會議等；eMBB支持更流暢、更逼真的VR（虛擬現實）和AR（增強現實）應用，如游戲、培訓和遠程協(xié)作等。任務3運用工業(yè)無線技術uRLLC，主要應用在工業(yè)自動化和遠程控制、自動駕駛和智能交通等服務場景。uRLLC提供可靠的低延遲通信，使工業(yè)設備和機器人能夠實現實時的遠程監(jiān)控和控制，支持工業(yè)自動化和遠程操作；uRLLC提供高可靠性和低時延的通信，使自動駕駛汽車和智能交通系統(tǒng)能夠實現實時的數據傳輸和互聯互通，確保安全、高效的交通管理。任務3運用工業(yè)無線技術mMTC，主要應用在物聯網、環(huán)境監(jiān)測和資源管理等服務場景。mMTC支持大規(guī)模物聯網設備的連接，可以實現數十億個設備的互聯互通，用于智能家居、智能農業(yè)、智慧城市、工業(yè)監(jiān)測等領域；mMTC支持大規(guī)模環(huán)境監(jiān)測和資源管理，例如監(jiān)測空氣質量、水質監(jiān)測、能源管理等。任務3運用工業(yè)無線技術eMBB是指超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務；URLL