《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)》 課件 項目三 任務(wù)3 運用工業(yè)無線技術(shù)

任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)任務(wù)描述：在智能制造大趨勢下，智能化轉(zhuǎn)型帶來了工業(yè)生產(chǎn)車間接入設(shè)備數(shù)量的劇增和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時傳輸需求。新增設(shè)備的信息點位并不固定，生產(chǎn)數(shù)據(jù)和指令需要實時傳輸，這就決定了生產(chǎn)車間需要運用工業(yè)無線技術(shù)，建設(shè)穩(wěn)定可靠的無線網(wǎng)絡(luò)。本任務(wù)主要圍繞Wi-Fi技術(shù)、4G-cat1技術(shù)、5G技術(shù)等進(jìn)行介紹，為讀者具備后續(xù)搭建小型工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)提供運用工業(yè)無線技術(shù)的能力。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)是采用無線通信技術(shù)實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)。它在工業(yè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，大多數(shù)工業(yè)企業(yè)都可借助工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)提高企業(yè)整體運行機(jī)制,相較于傳統(tǒng)的有線固定網(wǎng)絡(luò),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)1.認(rèn)識WiFi技術(shù)WiFi，又稱為“移動熱點”，它是IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)技術(shù)，該技術(shù)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(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)WiFi的基本工作原理是通過使用無線電波在設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，設(shè)備中的WiFi發(fā)射器會將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為無線信號，然后通過網(wǎng)絡(luò)接入點發(fā)送出去，而無線接收設(shè)備則會接收信號并將其轉(zhuǎn)換為可識別的數(shù)據(jù)，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(diào)制和編碼技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的有效傳輸，此外，為保護(hù)數(shù)據(jù)的安全性，WiFi還提供諸如加密和身份驗證等安全機(jī)制。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)在實際工業(yè)應(yīng)用中，WiFi被廣泛應(yīng)用于許多應(yīng)用和設(shè)備之間的無線通信和聯(lián)網(wǎng)連接，一般包括以下幾個方面的應(yīng)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(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，例如環(huán)境監(jiān)測、溫度監(jiān)控、工藝參數(shù)監(jiān)測等，通過WiFi將相關(guān)設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和遠(yuǎn)程監(jiān)控。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)②機(jī)器與機(jī)器（M2M）通信WiFi可以用于工業(yè)自動化領(lǐng)域的機(jī)器與機(jī)器之間的通信，例如設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換、命令傳輸、狀態(tài)監(jiān)測等，通過WiFi網(wǎng)絡(luò)將工業(yè)機(jī)器、機(jī)器人和其他設(shè)備連接，實現(xiàn)機(jī)器與機(jī)器的相互通信和協(xié)作。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)③移動終端設(shè)備連接在工業(yè)環(huán)境中，員工可以使用便攜設(shè)備如智能手機(jī)、平板電腦和手持終端，通過WiFi網(wǎng)絡(luò)連接到工廠的內(nèi)部系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫或其他設(shè)備，以實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)查看、操作指導(dǎo)等功能。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)④遠(yuǎn)程維護(hù)和故障排除WiFi可以用于工程師遠(yuǎn)程連接到工廠設(shè)備、機(jī)器或系統(tǒng)，進(jìn)行故障排除、配置更改或軟件更新，減少維護(hù)成本和停機(jī)時間，提高設(shè)備和系統(tǒng)的可靠性。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)⑤無線機(jī)器人控制WiFi可以用于工業(yè)機(jī)器人的無線控制和監(jiān)控，通過WiFi網(wǎng)絡(luò)操作人員可以遠(yuǎn)程控制機(jī)器人，觀察機(jī)器人運行狀態(tài)，并實時獲取機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)的反饋。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)WiFi6是下一代WiFi標(biāo)準(zhǔn)，于2019年發(fā)布。WiFi6引入了一系列增強功能，旨在提高無線網(wǎng)絡(luò)的性能。它工作在2.4GHz和5GHz頻段,在傳輸速率、并發(fā)數(shù)量、時延等方面有較大提升，峰值速率達(dá)9.6Gbit/s，每個接入點最多接入數(shù)為1024個，并發(fā)用戶數(shù)最大可達(dá)72個,網(wǎng)絡(luò)時延不大于20ms。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)WiFi6無線網(wǎng)絡(luò)基于標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)，組成結(jié)構(gòu)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(shè)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(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)需要注意的是，工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境對無線網(wǎng)絡(luò)的可靠性、穩(wěn)定性和安全性要求較高。因此，在部署WiFi網(wǎng)絡(luò)時，需要采取適當(dāng)?shù)陌踩胧?、網(wǎng)絡(luò)管理和干擾防護(hù)，以確保無線通信的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的安全性。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)2.認(rèn)識4GCat.1技術(shù)4G技術(shù)，是指第四代移動通信技術(shù)，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(shè)的4G移動網(wǎng)絡(luò)資源，常用于工業(yè)場景中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。雖然商用4G模塊主要使用Cat.4，下載速率可以達(dá)到150m，但是大多數(shù)工業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)場景對通信傳輸速率要求不高。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)Cat.1作為4G的低端版本，技術(shù)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(lián)網(wǎng)，是廣域網(wǎng)。運用4GCat.1技術(shù)針對工業(yè)場景進(jìn)行適當(dāng)調(diào)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(lián)網(wǎng)的各場景互聯(lián)互通的需求。同時，Cat.1是配置為最低版本參數(shù)的用戶終端級別，可讓業(yè)界以低成本設(shè)計低端4G終端。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)在實際工業(yè)應(yīng)用中，4GCat.1一般包括以下幾個方面的應(yīng)用。①遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制使用4GCat.1可以連接傳感器、設(shè)備和工業(yè)機(jī)器等，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制，便于工業(yè)自動化、智能監(jiān)測和遠(yuǎn)程操作。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)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(zāi)、泄漏等緊急事件，并及時將警報消息傳輸?shù)较嚓P(guān)人員。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)③物流和倉儲管理使用4GCat.1可以連接傳感器和設(shè)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(shù)，以確保物流過程的可視化和控制。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)④能源管理使用4GCat.1可以實時監(jiān)測能源消耗、控制設(shè)備運行模式，并進(jìn)行預(yù)測性維護(hù)，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(yuǎn)程通信和控制功能，實現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的連接和監(jiān)控需求。它為工業(yè)自動化、能源管理、遠(yuǎn)程監(jiān)控等提供了更加便捷和高效的解決方案。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)3.認(rèn)識5G技術(shù)5G技術(shù),是指第五代移動通信技術(shù)，其性能目標(biāo)是實現(xiàn)高數(shù)據(jù)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(shè)備連接。5G技術(shù)六大基本特點：高速度、泛在網(wǎng)、低功耗、低延時、萬物互聯(lián)、重構(gòu)安全。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)5G技術(shù)應(yīng)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(jī)器類通信（mMTC）三種關(guān)鍵的服務(wù)場景，它們針對不同的需求提供了不同的功能和特性。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)eMBB，主要應(yīng)用在高清視頻和流媒體傳輸、高速率和低延遲等服務(wù)場景。eMBB為用戶提供更高質(zhì)量、更穩(wěn)定的高清視頻和流媒體內(nèi)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(xiàn)實）和AR（增強現(xiàn)實）應(yīng)用，如游戲、培訓(xùn)和遠(yuǎn)程協(xié)作等。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)uRLLC，主要應(yīng)用在工業(yè)自動化和遠(yuǎn)程控制、自動駕駛和智能交通等服務(wù)場景。uRLLC提供可靠的低延遲通信，使工業(yè)設(shè)備和機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)實時的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，支持工業(yè)自動化和遠(yuǎn)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?qū)崿F(xiàn)實時的數(shù)據(jù)傳輸和互聯(lián)互通，確保安全、高效的交通管理。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)mMTC，主要應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測和資源管理等服務(wù)場景。mMTC支持大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接，可以實現(xiàn)數(shù)十億個設(shè)備的互聯(lián)互通，用于智能家居、智能農(nóng)業(yè)、智慧城市、工業(yè)監(jiān)測等領(lǐng)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(zhì)量、水質(zhì)監(jiān)測、能源管理等。任務(wù)3運用工業(yè)無線技術(shù)eMBB是指超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務(wù)；URLL