工业互联网网络互联技术课件 任务一 规划工业企业网络-理论

任务3.1

规划工业企业网络学习目标

掌握工业企业网络规划的关键知识。能够设计出适应工业生产环境需求的可靠网络架构规划工业企业网络网络设计过程需求分析拓扑设计设备选型安全设计性能优化管理和维护规划工业企业网络用户业务需求调研识别关键利益相关者进行调研工作选择调研方法进行调研工作分析和整理调研结果与利益相关者确认需求编写需求调研报告规划工业企业网络网络逻辑设计网络层次结构确定网络的层次结构是网络逻辑设计的首要任务。常见的网络层级包括核心层、汇聚层和接入层。核心层处理网络间的大量数据传输，汇聚层在不同的物理子网之间进行数据交换，而接入层面向终端设备提供网络连接。子网划分根据工业企业的网络需求，将整个网络划分为多个子网是网络逻辑设计的重要步骤。子网划分可根据部门/办公区域、设备类型或网络用途进行，以实现更好的性能、安全性和管理效果。每个子网应具有独立的IP地址范围，并通过路由器进行连接。规划工业企业网络IP地址规划在网络逻辑设计中，对IP地址进行合理规划是必要的。根据子网划分和设备数量，为每个子网分配足够的IP地址，并遵循IP地址分配的最佳实践。此外，还需考虑到IP地址冲突的预防和管理。VLAN设置虚拟局域网（VLAN）的设置也是网络逻辑设计的一部分。VLAN将物理网络划分为逻辑上的独立网络，可以实现更好的安全性、流量控制和网络管理。通过设置VLAN，可以将不同的用户、设备和服务隔离开来，并在网络上提供不同的访问策略。规划工业企业网络路由与交换设置在网络逻辑设计中，设置路由和交换是确保网络正常运行的关键。通过设置路由器和交换机，实现不同网络之间的连接和数据传输。要考虑到路由器的路由协议选择、网络的容错性和负载均衡，以及交换机的VLAN配置、链路聚合和流量控制等。网络服务设置最后，根据工业企业的需求，配置和设置各种网络服务，以满足业务需求。规划工业企业网络网络物理设计设备布局：根据工业企业的实际情况和网络需求，确定网络设备的放置位置和布局。考虑到设备之间的连接和物理安全性，合理布置交换机、路由器、防火墙以及其他相关设备。连接方式：确定网络设备之间的连接方式，包括有线和无线连接。有线连接可以使用以太网、光纤等传输介质，而无线连接可以通过无线接入点实现。根据网络的要求和可行性，选择合适的连接方式进行设计。布线规划：制定网络布线规划是网络物理设计的关键任务之一。确定网络设备之间的物理连接路径，并规划合理的布线方案。考虑到布线的可行性和造成的干扰，选择合适的布线方式，如架空、地下或室内布线。规划工业企业网络设备选型与安装：根据工业企业的需求，选择适当的网络设备。考虑设备的性能、可靠性、扩展性、兼容性和成本等因素进行合理选型。安装网络设备时，遵循厂商的指南，确保设备正确安装并符合相关标准和规范。电力和冷却需求：在网络物理设计中，需要考虑网络设备所需的电力和冷却需求。确保网络设备具备稳定的电源供应，并提供适当的冷却措施，以防止设备过热和性能下降。规划工业企业网络工勘类型分类工勘说明工勘情况综合信息覆盖区域收集确认现场需要进行无线覆盖的区域，区分普通区域与重点区域，并确认区域内的覆盖范围、终端类型、无线应用、AGV移动路线等

图纸收集图纸（CAD、PDF、JPG）并确认包含比例尺信息的图纸完整性

干扰源信息收集确认图纸未提及的可能干扰源信息，如办公无线、其他业务无线等环境信息空间位置勘测1、勘测和校对现场与图纸的偏理项，另外对主要的门、墙、立柱信息，确认覆盖空间

2、修正或补充层宽和层高

建筑材质记录主要障碍物材质和厚度，如墙体、门、窗

障碍物记录新增障碍物，除阻挡覆盖路径的物件外，还需考虑特殊物件，如AP旁边5-10cm放置金属片

干扰源测试主要的Wi-Fi干扰和信道占用情况

无线信息AP部署1、了解现场合适的AP安装方式，如吸顶AP，吸顶/壁挂；室外AP，壁挂/抱杆；工业AP，壁挂/导轨

2、AP的覆盖范围，供选择的安装点位和点位方位、高度

终端应用终端的类型、数量、分布区域，终端的业务应用、流量、发包间隔等施工信息弱电井位置在图纸上标注弱电井位置，需记录线长

供电方式AP的供电方式，集中PoE供电/独立供电

施工及布线AP能否布放，到交换机的距离，到供电点的距离，之间走线是否可行，走明线/暗线，走光纤还是网线，是否有桥架

AP的安装难易程度是否存在过高的高度，周围是否有支撑物

AP的天线角度确认AP是否可以保证正确的覆盖方向，外置天线的AP是否可以调整天线角度

规划工业企业网络工勘需要确认图纸的正确性，如发现在现场实际情况与图纸存在较大偏离，需要记录并标注。1、建筑格局偏离，主要包含以下两类：位置偏离，主要包括机房/弱电间等设备用房位置是否有改动；功能格局偏离，主要包括功能区域改动，如图纸上是办公区，现场实际改成了会议室等；墙体偏离，主要包括建筑布局的改动，如立柱位置改动、墙体新增或拆除、建筑材料的改动等。2、弱电设计偏离，主要包含以下两类：前端点位偏离，主要包括图纸上设计的点位与客户现场实际需求不一致、现场布线取电等存在难度；客户端偏离，主要包括客户端数量的变更、客户端运行路线的变更、客户端流量的变更等。规划工业企业网络在现场通过了解实际建筑物的材质来确定AP的最终安装位置，无线信号需要穿透的障碍物应该尽量避开衰减较大的材料，比如铁门、承重墙、钢筋混泥土墙等。同时AP应要尽量避免被遮挡。AP的覆盖范围建议通过实测来进行评估，理论的覆盖半径或是衰减只是作为一个参考，还是需要根据实际的建筑环境进行判断，尽量保证信号在-70dB以上。推荐使用商云APP或Wi-Fi百宝箱进行测试。2.4GHz和5GHz电磁波对于各种建筑材质的穿透衰减经验值如下：障碍物对2.4GHz衰减(dB)对5GHz衰减(dB)厚金属门（45mm）1325实木门(45mm)610木制中空门（45mm）47合成板隔断墙（45mm）46砖墙（90mm）610钢筋混泥土楼板4553厚玻璃（12mm）812由于5GHz频率比2.4G高，障碍物对5GHz的信号衰减更大！规划工业企业网络测试工业级无线TL-AP1900DG工业级与工业级客户端TL-CPE1300D工业级之间的无线网络性能，通过使用iperf、chariot、ping等工具，测试AP与client之间的无线吞吐量。测试拓扑1-300m测试设备与工具电脑两台，千兆有线网卡，安装Ixchariot测速软件相应组网产品（如PoE交换机）以及配件（网线、电插板、电源线等）AP型号：TL-AP1900DG工业级V1.0软件1.0.4Buildxxxx客户端型号：TL-CPE1300D工业级

V1.0

软件1.0.4Buildxxxx测试方法如拓扑所示，将两台安装Ixchariot软件的电脑分别有线连接到工业级AP和工业级客户端上面，确定两台电脑端口协商速率都为千兆。两台电脑分别打开chariot吞吐量测试软件，在PC2端的电脑上面，新建10条chariot流，方向由PC2到PC1，测试当前的无线网络上行吞吐量。调整数据流放行，方向由PC1到PC2，测试无线的下行吞吐量。调整客户端与AP之间的距离，记录不同距离下的客户端信号强度和上下行吞吐量数据。PC1PC2TL-AP1900DG工业级TL-CPE1300D工业级测试结果规划工业企业网络需要确认下现场当前不同位置的网络干扰情况，可以使用我司的商云APP协助进行无线干扰测试。无线干扰勘测结果序号测试位置2.4GHz5GHz备注干扰信号数量

（大于-70dBm）干扰严重

程度评估干扰信号数量

（大于-70dBm）干扰严重

程度评估1A点8中等2轻微

2B点4轻微10中等

3

4

5

6

由于2.4G频段使用趋于饱和且干扰较多，为保证穿梭车可以在此库区任意位置无缝漫游，建议将5G频段作为穿梭车库的专用频段，禁止其它供应商使用该频段（如其它供应商可以使用2.4G），同时合理规划好5G频段，尽量避免相邻AP使用同频段造成干扰。规划工业企业网络测试工业级无线TL-AP1900DG工业级与工业级客户端TL-CPE1300D工业级间的漫游效果，通过使用chariot、ping等工具，测试AP与client之间漫游时的无线吞吐量。测试拓扑PC1PC2TL-AP1900DG工业级TL-CPE1300D工业级TL-AP1900DG工业级机型重关联时间（ms）数据中断时间(ms)单频漫游CPE1300D_2G4752CPE1300D_5G4655双频漫游CPE1300D_2G切5G016CPE1300D_5G切2G011漫游数据中断时间单频漫游吞吐量变化双频漫游吞吐量变化测试内容一、漫游过程中断时间增强漫游开启下，2.4G和5G频段单频切换，漫游重关联和数据中断时间接近50ms；双频切换，无重关联过程，无丢包，切换时延在20ms内。二、漫游过程性能变化增强漫游开启下，2.4G和5G频段单频切换时，设备断开当前AP关联又与新AP关联，吞吐量由90Mbps跌落至10Mbps，但又立刻恢复性能至90Mbps。双频切换，切换前后性能保持在90M左右，无明显掉坑。规划工业企业网络在工业级的无线组网中，需要根据现场终端的类型、终端的数量和分布、终端的上网流量来确认需要的无线网络规格，所以需要了解常见的终端和应用流量，来帮助选择合适的AP。终端类型流量模型Wi-Fi通讯推荐距离应用特征典型行业PDA（扫码枪）50B以下80m以内扫码枪、读写器、数据采集物流仓储无线IPC0.5M~5M30m以内视频监控物流仓储、工业生产CPE（AGV_电磁/光学）100KB以下150m以内状态信息、控制信号物流仓储CPE（AGV_摄像头）20M以下100m以内视觉引导、控制信号物流仓储工业手机/平板电脑一般不高，可能有突发100m以内数据采集、安