摩莎國際貿易（上海)有限公司

    近年來(lái)，工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的應用越來(lái)越受到重視，許多工業(yè)應用已經(jīng)采用無(wú)線(xiàn)解決方案來(lái)設計其通訊系統，例如鐵路通訊系統、工廠(chǎng)自動(dòng)化、煤炭采礦、城市道路監控等。無(wú)線(xiàn)技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)勢已經(jīng)被廣泛重視，例如可移動(dòng)性、可擴展性等。

    對于使用者來(lái)說(shuō)，決定是否采用無(wú)線(xiàn)技術(shù)的關(guān)鍵之一是無(wú)線(xiàn)傳輸的穩定性，也就是當封包通過(guò)無(wú)線(xiàn)進(jìn)行傳輸時(shí)，是否會(huì )發(fā)生掉包的現象。為什么會(huì )掉包? 由于無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)的原理是在單一頻道內進(jìn)行封包傳送，如果該頻道受到干擾則可能造成信號損毀、封包沖突、蓋臺等現象而造成無(wú)法完整接收數據。在一般的數據傳輸應用上，少許的掉包也許還可以接受，況且無(wú)線(xiàn)技術(shù)的協(xié)議本身就有重新傳送的機制。 但在工業(yè)自動(dòng)化應用里面，幾乎無(wú)法接受掉包的現象。例如起重機應用或鐵路系統應用中，若少許的控制封包沒(méi)有被完整接收，有可能會(huì )導致系統反應不正常，甚至會(huì )出現安全問(wèn)題。

    工業(yè)網(wǎng)絡(luò )的冗余技術(shù)向來(lái)是系統設計時(shí)的一項重要考慮因素，設備電源以及各種連接界面的布線(xiàn)工程均需要建立冗余機制來(lái)確保整個(gè)系統的通訊穩定度。無(wú)線(xiàn)通訊也不例外。如何在無(wú)線(xiàn)通訊上做到冗余，并且不讓無(wú)線(xiàn)端的通訊成為整體系統穩定度的瓶頸所在，是無(wú)線(xiàn)設備供應商特別需要關(guān)注的重點(diǎn)之一。

    首先，一般對冗余機制的設想是當主要的通訊信道發(fā)生中斷的時(shí)候，備份的通訊信道則開(kāi)始產(chǎn)生進(jìn)行連接并取代主要的通訊信道以確保數據繼續傳輸。這樣的冗余機制在有線(xiàn)架構下可以達到完整的冗余效果，因為只要切換的速度夠快，基本上不會(huì )影響整體的通訊質(zhì)量。 但在無(wú)線(xiàn)通訊中，由于建立連接所需要的時(shí)間可能會(huì )達到數秒鐘，所以采用信道切換的方式會(huì )導致在無(wú)線(xiàn)切換的過(guò)程當中流失掉不少數據。再者，在設備正常運行的情況下，無(wú)線(xiàn)通訊的中斷多半是由于環(huán)境干擾造成，這是個(gè)非常不穩定的變量，干擾來(lái)源會(huì )因外圍無(wú)線(xiàn)環(huán)境的變化而變化。任何一臺無(wú)線(xiàn)設備包括手機、筆記本電腦、AP或藍牙等設備都是潛在的干擾源，因此無(wú)線(xiàn)通訊的斷線(xiàn)頻率和程度是很難預測的。如果主要的無(wú)線(xiàn)通道受到不穩定的干擾，斷線(xiàn)現象會(huì )斷斷續續發(fā)生；若無(wú)線(xiàn)設備每次偵測到斷線(xiàn)就進(jìn)行切換的動(dòng)作，則會(huì )形成乒乓效應，就是主通道和備份通道在不斷的互相切換，從而造成切換過(guò)程中不斷產(chǎn)生掉包的現象。

    MOXA推出三合一AP/Client/Bridge——AWK-5222和AWK-6222無(wú)線(xiàn)冗余系列產(chǎn)品，在無(wú)線(xiàn)通訊產(chǎn)品中突破性整合了冗余功能。其出色的無(wú)線(xiàn)冗余技術(shù)可解決上述因為通訊切換而帶來(lái)的斷線(xiàn)問(wèn)題，并且大大改善無(wú)線(xiàn)通訊的吞吐量。AWK-5222/6222內建雙射頻模塊，提供兩組獨立運作的無(wú)線(xiàn)收發(fā)端，其中一個(gè)作為主收發(fā)端，另一個(gè)作為備份收發(fā)端，這樣就可以同時(shí)建立雙通道的通訊。同時(shí)建立雙通道通訊的好處是當其中任一通道的通訊受到干擾時(shí)，另一條通訊通道已經(jīng)連接，并且可實(shí)時(shí)傳輸因上一通道通訊干擾而流失的數據，也排除了因切換時(shí)間所造成通訊不暢的問(wèn)題。特別要注意的是，在這種情況下已經(jīng)無(wú)需區分主/副的無(wú)線(xiàn)接口，而是兩個(gè)無(wú)線(xiàn)接口在不同的頻段下同時(shí)連接，互相彌補受到干擾時(shí)所產(chǎn)生的問(wèn)題。具體通訊機制如下圖所示。
                     
    當AWK-6222設定為冗余模式（Redundant mode）時(shí)，WLAN1（無(wú)線(xiàn)通道1）以802.11b/g（2.4GHz）的頻段連接，而WLAN2 (無(wú)線(xiàn)通道2)以802.11a (5GHz)的頻段連接。兩個(gè)通道因為有頻段上的區別，所以不會(huì )互相干擾，被同時(shí)干擾的機率也很小。在此架構下，在一個(gè)無(wú)線(xiàn)通道上無(wú)法收到的封包可立即被另一通道收到而避免掉包的現象，并且整體的數據吞吐量
（Throughput）也被大大優(yōu)化。 當雙通道同時(shí)建立連接時(shí)，整體的吞吐量取決于通訊速度(data rate)較好的連接。也就是說(shuō)，如果一對AP/Client之間只有單一通道的連接（例如2.4GHz），則此通道如果連接速度較低，吞吐量也就跟著(zhù)下降；但在雙通道的模式下，若2.4GHz的連接速度較低，5GHz的連接速度較高，則整體吞吐量會(huì )取決于較高的5GHz速度。由此可見(jiàn)，Moxa的無(wú)線(xiàn)冗余技術(shù)不僅大幅提升了無(wú)線(xiàn)通訊的穩定度，同時(shí)也提升了整體傳輸吞吐量。

     摘自《自動(dòng)化博覽》2010年第十一期