《工业互联网网络互联技术》 课件 项目三 任务3 运用工业无线技术

任务3运用工业无线技术任务描述：在智能制造大趋势下，智能化转型带来了工业生产车间接入设备数量的剧增和生产数据的实时传输需求。新增设备的信息点位并不固定，生产数据和指令需要实时传输，这就决定了生产车间需要运用工业无线技术，建设稳定可靠的无线网络。本任务主要围绕Wi-Fi技术、4G-cat1技术、5G技术等进行介绍，为读者具备后续搭建小型工业无线网络提供运用工业无线技术的能力。任务3运用工业无线技术无线网络是采用无线通信技术实现的网络。它在工业领域被广泛应用，大多数工业企业都可借助工业无线网络提高企业整体运行机制,相较于传统的有线固定网络,拓扑结构更加的灵活，无需大量的布线,减少了施工的难度,提高覆盖面。任务3运用工业无线技术1.认识WiFi技术WiFi，又称为“移动热点”，它是IEEE802.11标准的无线局域网技术，该技术使用空闲的2.4GHz附近频段，该频段目前尚属不用许可的无线频段。目前常用的分别是IEEE802.11a、IEEE802.11b，IEEE802.11g和IEEE802.11n。任务3运用工业无线技术WiFi的基本工作原理是通过使用无线电波在设备之间传输数据，设备中的WiFi发射器会将数据转换为无线信号，然后通过网络接入点发送出去，而无线接收设备则会接收信号并将其转换为可识别的数据，由于WiFi工作在特定的频段上（包括2.4GHz和5GHz频段），需要使用调制和编码技术进行数据传输，Wi-Fi的无线信道一般采用媒介访问控制协议来管理，以确保数据的有效传输，此外，为保护数据的安全性，WiFi还提供诸如加密和身份验证等安全机制。任务3运用工业无线技术在实际工业应用中，WiFi被广泛应用于许多应用和设备之间的无线通信和联网连接，一般包括以下几个方面的应用。①无线传感器和监测系统WiFi可以用于无线传感器和监测设备的数据传输，例如环境监测、温度监控、工艺参数监测等，通过WiFi将相关设备连接到网络，实现数据的实时传输和远程监控。任务3运用工业无线技术②机器与机器（M2M）通信WiFi可以用于工业自动化领域的机器与机器之间的通信，例如设备之间的数据交换、命令传输、状态监测等，通过WiFi网络将工业机器、机器人和其他设备连接，实现机器与机器的相互通信和协作。任务3运用工业无线技术③移动终端设备连接在工业环境中，员工可以使用便携设备如智能手机、平板电脑和手持终端，通过WiFi网络连接到工厂的内部系统、数据库或其他设备，以实现实时数据查看、操作指导等功能。任务3运用工业无线技术④远程维护和故障排除WiFi可以用于工程师远程连接到工厂设备、机器或系统，进行故障排除、配置更改或软件更新，减少维护成本和停机时间，提高设备和系统的可靠性。任务3运用工业无线技术⑤无线机器人控制WiFi可以用于工业机器人的无线控制和监控，通过WiFi网络操作人员可以远程控制机器人，观察机器人运行状态，并实时获取机器人执行任务的反馈。任务3运用工业无线技术WiFi6是下一代WiFi标准，于2019年发布。WiFi6引入了一系列增强功能，旨在提高无线网络的性能。它工作在2.4GHz和5GHz频段,在传输速率、并发数量、时延等方面有较大提升，峰值速率达9.6Gbit/s，每个接入点最多接入数为1024个，并发用户数最大可达72个,网络时延不大于20ms。任务3运用工业无线技术WiFi6无线网络基于标准的工业以太网传输网络，组成结构相对简单，主要由IP交换系统、无线接入器、以及无线基站、各类Wi-Fi终端设备组成。Wi-Fi6提供了更高的速度、更大的容量、更低的延迟和更好的性能稳定性，它适用于各种场景，包括家庭、办公室、公共场所和工业环境，能够满足不断增长的无线连接需求。任务3运用工业无线技术需要注意的是，工业现场环境对无线网络的可靠性、稳定性和安全性要求较高。因此，在部署WiFi网络时，需要采取适当的安全措施、网络管理和干扰防护，以确保无线通信的稳定性和数据的安全性。任务3运用工业无线技术2.认识4GCat.1技术4G技术，是指第四代移动通信技术，包括TD-LTE和FDD-LTE两种制式。Cat.1属于4G系列，可以使用已建设的4G移动网络资源，常用于工业场景中的物联网应用。虽然商用4G模块主要使用Cat.4，下载速率可以达到150m，但是大多数工业和物联网场景对通信传输速率要求不高。任务3运用工业无线技术Cat.1作为4G的低端版本，技术成熟稳定，它的上行峰值速率为5Mbit/s，下行峰值速率为10Mbit/s，属于蜂窝物联网，是广域网。运用4GCat.1技术针对工业场景进行适当调整，能够给工业企业提供覆盖面广，传输速率高的通信系统，满足工业互联网的各场景互联互通的需求。同时，Cat.1是配置为最低版本参数的用户终端级别，可让业界以低成本设计低端4G终端。任务3运用工业无线技术在实际工业应用中，4GCat.1一般包括以下几个方面的应用。①远程监测和控制使用4GCat.1可以连接传感器、设备和工业机器等，实现远程监视、数据采集和远程控制，便于工业自动化、智能监测和远程操作。任务3运用工业无线技术②安全和报警系统使用4GCat.1可以支持实时的安全警报和通知传送。例如，在工厂或仓库中，它可以用于监控入侵、火灾、泄漏等紧急事件，并及时将警报消息传输到相关人员。任务3运用工业无线技术③物流和仓储管理使用4GCat.1可以连接传感器和设备，实时监控物流和仓储过程信息，包括实时跟踪货物、监控温度、湿度和其他环境参数，以确保物流过程的可视化和控制。任务3运用工业无线技术④能源管理使用4GCat.1可以实时监测能源消耗、控制设备运行模式，并进行预测性维护，以提高能源效率和降低成本。4GCat.1在工业场景中可以提供可靠的远程通信和控制功能，实现工业物联网应用的连接和监控需求。它为工业自动化、能源管理、远程监控等提供了更加便捷和高效的解决方案。任务3运用工业无线技术3.认识5G技术5G技术,是指第五代移动通信技术，其性能目标是实现高数据速率、减少延迟、节省能源、降低成本、提高系统容量和大规模设备连接。5G技术六大基本特点：高速度、泛在网、低功耗、低延时、万物互联、重构安全。任务3运用工业无线技术5G技术应用包括增强型移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）和海量机器类通信（mMTC）三种关键的服务场景，它们针对不同的需求提供了不同的功能和特性。任务3运用工业无线技术eMBB，主要应用在高清视频和流媒体传输、高速率和低延迟等服务场景。eMBB为用户提供更高质量、更稳定的高清视频和流媒体内容，如高清视频直播、高清视频会议等；eMBB支持更流畅、更逼真的VR（虚拟现实）和AR（增强现实）应用，如游戏、培训和远程协作等。任务3运用工业无线技术uRLLC，主要应用在工业自动化和远程控制、自动驾驶和智能交通等服务场景。uRLLC提供可靠的低延迟通信，使工业设备和机器人能够实现实时的远程监控和控制，支持工业自动化和远程操作；uRLLC提供高可靠性和低时延的通信，使自动驾驶汽车和智能交通系统能够实现实时的数据传输和互联互通，确保安全、高效的交通管理。任务3运用工业无线技术mMTC，主要应用在物联网、环境监测和资源管理等服务场景。mMTC支持大规模物联网设备的连接，可以实现数十亿个设备的互联互通，用于智能家居、智能农业、智慧城市、工业监测等领域；mMTC支持大规模环境监测和资源管理，例如监测空气质量、水质监测、能源管理等。任务3运用工业无线技术eMBB是指超高清视频等大流量移动宽带业务；URLL