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Effiziente WLAN-Vernetzung im Automationsumfeld

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‚Roaming‘-Zugriff im Überblick: Über Access-Points mit überlappenden Ausleuchtungsbereichen lässt sich ein WLAN-Netzwerk aufbauen, um auch mobile Clients mit Daten zu versorgen.

Roaming-Netzwerke in der Werkhalle

Durch Hinzufügen weiterer APs kann die Ausdehnung des Netzwerks vergrößert werden. Die Clients wechseln dann je nach Standort von AP zu AP. Die Herausforderung beim Aufbau solcher ‚Roaming‘-Netzwerke besteht darin, die besten Positionen für die Montage von AP und Antennen zu finden. Ferner kommt es darauf an, die passenden Antennen auszuwählen, falls erforderlich Kabel zwischen AP und Antenne zu planen sowie die passenden Netzteile und Spannungsversorgungen zu finden. Metallene Maschinen, Regale oder Wände bilden dabei die größten Hindernisse. Denn elektromagnetische Wellen im WLAN-Frequenzbereich von 2,4 oder Fünf Gigahertz werden an diesen Oberflächen entweder abgeblockt oder reflektiert. Hier haben sich mit der Einführung des Funkstandards IEEE802.11n jedoch dank Mehrwegeausbreitung deutliche Verbesserungen für die Ausleuchtung industrieller Umgebungen ergeben. Dabei werden sogar die in industriellen Umgebungen entstehenden Reflektionen für die Datenübertragung genutzt Die Planung einer solchen Ausleuchtung mit Software-Modellen ist jedoch aufwändig und teuer. Deshalb sollte die Ausleuchtung vor Ort ausgemessen werden.

Aufbau eines Mesh-Netzwerks mit Clients, die sich im Areal bewegen: Um auch im Fall von Funkstörungen stabile Datenübertragung zu erreichen, kommen redundante Netzwerktoplologien zum Einsatz. Dieses Verfahren vervielfältigt die möglichen Übertragungswege. Bild: Belden

Herausforderungen im Außenbereich

In Transport-Anwendungen werden besonders hohe Anforderungen an das Roaming gestellt, beispielsweise bei der Kommunikation entlang einer Bahnstrecke. Denn durch die hohe Geschwindigkeit eines Zugs, der als Client die Verbindung zu APs entlang der Strecke hält, können kurzzeitige Unterbrechungen zu instabilen Netzwerkverbindungen führen. Hier ist das Ziel einer Netzwerkauslegung, diese Roaming-Unterbrechungen möglichst berechenbar und in großen Abständen stattfinden zu lassen. Deshalb kommen andere Antennentypen zum Einsatz. Dabei ist es besonders wichtig, eine exakte Planung der verwendeten Frequenzen und Kanäle durchzuführen, um Störungen durch andere Funktechniken zu minimieren.

Regen oder Schnee haben übrigens so gut wie keinen Einfluss auf die Ausbreitung eines WLANs, solange der Niederschlag noch in der Luft ist. Nasse Hausdächer oder Blätter an Bäumen sind dagegen ein fast unüberwindbares Hindernis für WLAN-Wellen. Nahezu alle Hersteller von APs bieten auch die Möglichkeit, diese miteinander zu verbinden und eine ‚Bridge‘, also eine Punkt-zu-Punkt-Strecke, zu bilden. Ein solches Netzwerk kann bei Einsatz entsprechender Antennen Distanzen von bis zu 20 Kilometern überbrücken. Auch dann steht immer noch genügend Bandbreite zur Verfügung, um auch Video-Streams zu übertragen. Deshalb wird WLAN-Technologie häufig dazu eingesetzt, um Gebäude oder Standorte über große Entfernungen hinweg miteinander zu koppeln oder DSL-Leitungen für die ‚letzte Meile‘ zu ersetzen.

Per Funkbrücke vom Feld in den Kontrollraum

Punkt-zu-Punkt-Strecken werden in der Industrie auch oft dazu verwendet, um die lokale drahtlose Systeme auf der Feldebene mit dem zentralen Kontrollraum, wo sich das Netzwerkmanagement und die Anlagensteuerung befinden, zu verbinden. Hier kommt es jedoch zusätzlich auf hohe Übertragungssicherheit an. Um auch im Fall von Funkstörungen stabile Datenübertragung zu erreichen, kommen redundante Netzwerktopologien zum Einsatz. Dieses als ‚Meshing‘ bezeichnete Verfahren vervielfältigt die möglichen Übertragungswege zwischen zwei Punkten. Wird einer der Wege gestört, weicht die Datenübertragung auf eine andere, freie Verbindung aus. Punkt-zu-Punkt-Strecken bis hin zu Meshing verlangen wiederum andere Planungsmaßnahmen als die Ausleuchtung von Hallen oder das Roaming entlang von Bahnstrecken. Da diese Funktion nicht standardisiert ist, können solche Punkt-zu-Punkt-Strecken nur mit APs eines Herstellers aufgebaut werden.


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