作者： 百通赫思曼网络系统国际贸易（上海）有限公司 张晗宜

随着工业物联网的高速发展，无线Wi-Fi技术的应用也越来越普遍，其相关概念近些年成为业届关注热点。虽然，蜂窝移动通讯5G技术也经常被提及，但传统的Wi-Fi技术，不管是从成本角度，或者是从项目实施部署的难易度等方面考虑，无线Wi-Fi与蜂窝5G仍是一个互补的关系，并不能完全取代对方。笔者预测未来五年内，无线Wi-Fi还将会是工业自动化领域中主流的无线通讯方式。

目前无线Wi-Fi典型的应用场景有：仓储物流、大 型机械无人化远程控制、自动化工厂（尤其是汽车制 造业）的AGV、手持扫码设备，以及变电站、石油化工厂、管廊等行业的无人巡检系统等。部署全厂工业 Wi-Fi全覆盖几乎已经成为趋势。

无线Wi-Fi技术应用痛点

那么，在部署和使用工业Wi-Fi的时候我们面临的痛点都有哪些？

在当前的自动化行业里，普遍缺乏对无线Wi-Fi应用和技术有深入理解的工程师，即缺乏无线技术背景的人员和知识储备。而一个完整的无线项目，从设计到实施再到后期运维，各个环节都会面临很多的问题和挑战。比如，无线Wi-Fi网络的设计是否合理？应该选择哪些信道？无线带宽设计是否能满足实际应用的需求？ 天线类型和安装位置是否合理？应该如何优化漫游参数？现场是否有其他无线造成信号干扰？出现断网故障时如何排查？等等。

工业无线项目实施建议

那么，我们应该如何做好一个工业现场的无线项目呢？

前期的“无线现场勘察 Wireless Site Survey”及无线架构设计是决定一个无线项目成败的重中之重，其重要性、关键性甚至要排在无线产品选型之前。

其整个过程可分为如下步骤：

首先，现场无线网络环境勘查，扫描现场无线 Wi-Fi在2.4GHz和5GHz频率下，对应各信道的占用情况，找到哪些信道已被占用，是否有信号干扰等。 图1和图2是干扰严重的现场和无干扰的现场的无线环境对比。

图1 干扰严重的现场

图2 无干扰的现场

其次，分析实际应用对无线的带宽、连接数、传输距离的技术需求，然后结合现场环境选择信道和AP 点位并进行实地PoC测试，从而得出符合应用要求的无线设计。因为无线环境并不是一成不变的，新增产线或设备等情况都会造成物理空间环境的改变，从而影响和改变无线环境，由于这个变量的影响，还需要针对这些变化做相应的调整和优化，使得无线应用环境一直保持 一个良好的状态。图3和图4对比了实施无线现场勘察优化前后信号覆盖强度的对比。

图3 优化前

图4 优化后

因此，在选择一款适合的无线产品时，用户要避免陷入一个误区：即过度强调或关注产品的“硬件参数”（这些固然也是很重要的），而忽略了去评估无线厂家在前面提到的那些“软性”技术实力和技术服务的能力。

很多无线用户忽视了在项目招标技术要求中对直接可以反映无线现场使用效果的技术参数做出硬性要求，这些要求如表1（参数来源自某汽车客户项目案例）所示。

表1 直接影响无线使用效果的技术参数

因为接受信号强度、信噪比、信道占用率、漫游 时间、延迟、丢包率这些真实反应和决定无线使用效 果的参数将最终影响现场无线应用的稳定性，下面列举2个例子：很多用户经常会关心一个AP最多可以连接 多少个客户端，根据802.11无线Wi-Fi标准定义的最大 AID（Association Identifier）数值为2007，但真实 情况下不会有人使用一台AP连接2007个客户端，原因在于无线通讯为半双工，即和我们生活中使用的对讲机类似：同一时刻只有一个人可以“说话”，因此如果只有1个客户端连接到一个AP，和有100个客户端连接到一个AP，每个客户端能够分到使用信道的机会是完全不同的，所以这里的“信道占用率”就是反应该信道使 用繁忙程度的指标；第二个用户关心的常见问题是带 宽：事实上无线带宽会由很多因素或参数决定，例如客 户端离AP越近带宽越高，越远则带宽会变低。信道绑 定、长短帧间间隔、无线调制编码方式等都会影响带宽，这里用户普遍的误区是纠结无线带宽能达到多大， 而往往忽视了现场应用需要多少带宽，即应用本身会触 发多少流量以及用户数量决定了带宽需求，只有明确了带宽需求，再结合上述提到的那些参数去进行无线设计及调整每个AP连接的客户端数量才能满足实际应用对 带宽的需求。

此外关于漫游时间、延迟、丢包率的结果判断也 一定要在尽可能“真实”的环境下测试，即测试环境和 测试条件要尽量接近生产环境。如：AGV无线测试一定要真正“动”起来，因为“动”起来的AGV才是其真实的运行方式——伴随着AGV在车间不同位置的移动而发生漫游行为。图5是某国外大型汽车厂AGV在“静态” 和“动态”情况下的对比测试结果：

图5 “动态”和“静态”测试结果对比

不难看出如果只是将AGV静态摆放不动的情况下去测试无线并不能真实反应出无线性能，因此建议用 户一定要尽量接近真实生产环境去做无线测试（图5中“动态”测试丢包率为4%，无法满足实际需求，需要进行优化）。

结语

综上所述，无线网络在工业通讯领域中的大规模应用已是大势所趋，用户需要通过定期的技术培训来培养和储备具备无线知识的相关人才，在选择产品时除了关注产品硬件性能之外，更应该关注厂家的“软性”技术服务能力，并且在项目前期做好勘察和无线架构设计，从而使其工业无线网络持续稳定地为工业通讯传输提供服务。

摘自《自动化博览》2021年5月刊