Redes inalambricas Industriales
Agenda•Esteem
•Ethernet Inalambrico
•Ethernet en la Industria
•Estandard 802.11
•Usos para el nuevo Estandard
•Arquitecturas
•Productos
•Software
•Seguridad
• Redes de comunicacion de alta velocidad
• Ahora siendo utilizado en el PLC al nivel del dispositivo I/O
• Al costado de otros aparatos y dispositivos
• Con un estandar nuevo y abierto de comunicación
802.11g con 54 Mbps
Ethernet en la industria
• La data es transmitida sin cables – Via Radio– Expone las transmisiones del WLAN a anomalías
electromágneticas de la propagación (ruido)– La fuerza de la señal y la calidad de los datos fluctuaran con
condiciones ambientales o móviles
• Movilidad/Libertad– WLAN permite que los clientes vaguen sin necesidad de
estar atados fisicamente a la red.– Clientes deberan cambiar entre multiple enlaces de RF
• Seguridad– Transmisiones no confinadas a cables– Nuevos, Robustos y confiables protocolos de seguridad
Diferencia entre WLAN y LAN
• Estandares de Ethernet Abiertos– IEEE 802.11 Wireless LAN (WLAN)
• Intension de sentirse y parecerse como una LAN IEEE 802.3
– IEEE 802.11b 1era Generacion• Extension de la cape fisica DSSS hasta 11 Mbps
– IEEE 802.11g 2nd Generacion• Misma frecuencia que 802.11b, pero con 54 Mbps• Compatible con 802.11b
– IEEE 802.11a• 5.15-5.825 GHz - hasta 54Mbps
Redes actuales 802.11
• Access Point • Clientes, estaciones se communican a travez de un AP
– Access Point proporciona enlace a una LAN
• Access Point/Repetidor– Caracteristicas avanzadas de la red del punto de acceso – Permite comunicación Entre multiples AP atravez de RF
• Modo Cliente – Clientes/usuarios en movimiento son soportados– Equipo Movil, palas, gruas, montacargas,
subestaciones
Redes de 802.11g/b/a
IP-MulticastIP
TCP
Request for CommentsIETF
UDP/TCP/IP
Application
Presentation
Session
Transport
Network
Link
Physical
EthernetMAC
EthernetPhysical
CIP
Control and Information
Protocol
ControlNet International International Specification
and IEC 61158 Standard
IEEE 802.3
UDP
Wireless LAN Replaces Only Two Lowest Layers
Ejemplo del Apilado Ethernet
• Implementar 54 Mbps Ethernet Inalambrico en planta y campo– Aplicaciones remotas de video– Voz sobre IP (VoIP)
• Reemplazar sistemas Microondas en locaciones remotas – Enlaces a larga distancia manteniendo el hancho de banda 54 Mbps
• El nuevo ancho de banda se utiliza para múltiples sitios o usuarios sin afectar la velocidad
• Una comunicación mejor en planta sin Linea de Vista 1Watt RF– Interferencia Multidireccional Baja
• Robusta seguridad en aplicaciones de usos críticos
Aprobado por la Policia, Militares y Gobierno Federal• Implementar sistemas inalambricos al instante sin
preocupacion, perdida de tiempo, produccion
Usos para el Nuevo Estandard
– Crear comunicacion inmediata en Ethernet– Tarifas de datos similares al cable de Ethernet 10BaseT– Adicion de ancho de banda y usuarios – Utilizado para la programación remota y entrega de datos– Acceso a la red mundial
• Proporcionar el acceso móvil a personal de mantenimientoPrimeras Aplicaciones del 802.11
• Establecer comunicacion de Backbone
Sitio Remoto
• Hoy dia las redes Requieren un flujo de datos mas amplio
• Estándares de seguridad mas robustos • La mayoria de productos en el mercado no son
industriales y ofrecen un enlace relativamente corto– Su maxima potencia varia de .100mW a .400mW maximo– No ofrecen Redundancia, caminos alternos o modo curativo– Hardware adicional requerido para los enlaces alternos
• Modo de operación limitado con un solo dispositivo– Múltiples productos requeridos para una aplicacion – Esto Incrementa el costo total de la red Ethernet
Sistemas Actuales
• Diferencias Entre fabricantes de 802.11– Direct Sequence– Frequency Hopping
• Inmunidad de RFI en Planta– Otros usuarios en la misma frecuencia– Multiples Canales disponibles
• Productos de bajo costo y potencia– Especificaciones inferiores– Equipos no diseñado para la Industria
Puntos a Considerar
• Aplicaciones de Video Remotas en tiempo real– Seguridad– Produccion
• Voz sobre IP (VoIP)– Reemplazo de lineas telefonicas (sin costo)– Adicion de centrales telefonicas– Facilidad de Integracion Remota
• Colección, programacion, control y monitoreo de datos a distancias remotas
• Todo esto hoy dia es posible con la nueva tecnologia– 54 Mbps hoy dia es un estándar para la comunicación
Dominante flujo de datos
SPEED54
Mbps
• Incertidumbre de que los datos transmitidos via radio no son privados o seguros
• ¿Se complica al proporcionar Estándar Abierto?
• Generaciones de niveles crecientes seguridad– Wired Equivalency Privacy (WEP)
• Equivalente a la seguridad de LAN• Hasta 128-bit Encryption and Decryption
– WPA– PSK– Radius Server
Estándares más altos de Seguridad
Seguridad 128-bit WEP
• Diseñado para seguridad básica 1era Generacion
– Monitoreo o supervisión de usuario no autorizado– Prevenir el uso ataques piratas
• No diseñado para una encryption fuerte
Mas sin embargo es usado por los bancos en la mayoria de sus transacciones.
• Modelo realzado de Encryption (WEP)
• Tres nuevos elementos mejorados del WEP– Códificacion de la Integridad de Mensaje(MIC)
• Derrota falsificaciones
– Disciplina el Ordenador de paquete• Derrota ataques repetidos
– Per-packet Key Mixing Functions• Nueva generación de llaves en cada paquete
TKIP
• Encriptación AES de alta seguridad. La serie 195E utiliza el 128-bit AES-CCMP compatible con IEEE 802.11i y encriptación WPA-2.
• Este nivel de seguridad es requerido hoy en dia en la mayoria de aplicaciones industriales y de gobierno Federal/Estatal.
AES-CCMP
• Recubrimiento Adicional Seguridad• Filtro “MAC ” Acepta o niega direcciones MAC
– Único para todos los dispositivos de Ethernet– Direccion MAC unica configurada en fabrica– Seleccione las direcciones en la lista– Grupo de direcciones
• Metodo simple pero Seguro– Compromiso Físico Requerido
• Se requiere mas administracion
Access Control List (ACL)
• Ethernet Modo Bridge– 802.11 Does Not Define AP to AP Connections – Proprietary Ethernet Link– Repeating and All Modes of Operation
Supported– Extended Security
• Features Lost such as Access Point Repeater• No Open Standard Equipment
– Links Networks Together– Links Ethernet Nodes in Network
Propietario Modo Bridge
• La distancia en cualquier WLAN esta dictada por dispositivo de mas baja potencia
• Directamente correlativos a la distancia en radio
• WLAN Card = 50-200mW = 600 mts– ESTeem Radios con 1 Watt = 8 a 12 Kilometros
• Mejor recepcion de señal entre radios– Mejor tolerancia a la interferencia y ruido– Alcanzes mas largos con antenas de alta ganancia
• Calculos Verificables con RF Design Program
Enlaces Limitados por RF power
Trayectoria Redundante
• 7 Modos de Operacion– Ethernet Bridging– Access Point– Access Point/Repeater– Router Modes– Firewall Modes– Client Modes– Repeater Modes
• El mismo hardware para cada modo de operacion– El nuevo modelo 195Eg tiene todos los modos disponibles– Mantenimiento facil y repuestos inmediatos– No perdida de produccion tiempo y dinero
Flexibilidad y modos de Operacion
Access Point con Repetidor• Enlace de comunicación entre AP• Opcion de coneccion cableada o inalambrica• Permite un alcance extendido para una WLAN• Todos los AP de red son soportados
Ethernet Hub/Switch
• Proporciona la conexión de AP a los clientes– Funciona como 802.11b/g AP
• Permite Bridging entre Access Points– Conecta Access Points a travez de enlace Radio
• Permite 195E AP a Funcionar como Repetidor– Conecciones ilimitadas, Multiples Repetidores– “Self-Healing” Mesh Communication Network
• Unico en la Industria
Access Point con Repetidor
• Cliente Movil en red 802.11 • Rango extendido para dispositivos moviles
– Vehiculos– Montacargas– Palas– Estaciones/oficinas Remotas
Access Point Mode Or Access Point
Repeater
10BaseT
HUB or Switch
Mobile PLC
EtherStation Mode
Mobile PLC
Station Masquerade or Station Router Mode
Voice over IP
Aplicaciones Modo Cliente
• EtherStation– Un solo dispositivo Ethernet en la red 802.11 network
• Station Router– Multiples dispositivos Ethernet conectados en modo cliente – Direcciones IP de cada dispositivo visibles en la red
• Station Masquerade– Multiples dispositivos Ethernet connectados como cliente – Direcciones IP de los dispositivos no se muestran en la red – Todos los dispositivos aparecen con un sola IP en la red
ESTeem Modo Cliente
Access Point Bridge with Repeater Mode
RS-232 Data
RS-232 DataBldg. LAN
Cuarto Control
Linea de Vista
Remote Video Monitoring
Sitio Remoto & Repetidor
Repetidor
Sitio Remoto
Oficina Remota
Bldg. LAN
VOiP
Remote PLC
Access Point Bridge with Repeater Mode
Access Point Bridge with
Repeater Mode
Dispositivos Laptop/PDA
Nota:
Reptidor funciona autonomo o conectado a un dispositivo de red
Line
a de
Vis
ta
Linea de Vista
Rem
ote
Vid
eo
Mo
nit
ori
ng
Access Point Bridge with
Repeater Mode
Remote Video Monitoring VOiP
VOiP
VOiP
VOiP
Pan, Tilt, Zoom, 360° Video Surveillance
Remote PLC
Master PLC
RS-232 Data
Remote PLC
Remote PLC
Remote PLC
OIL Enterprise
Client Mode
OIL Enterprise
Client Mode
Un sistema perfectamente diseñado de SCADA ofrece los beneficios y ventajas siguientes:
- Monitereo en tiempo real - Minimiza los costos de operacion - Proporciona la información directa del funcionamiento del sistema - Eleva considerablemente la eficiencia del sistema - Incrementa la vida del equipo - Reduce costos de mano obra requeridos para localizar fallas y mantenimiento del equipo - Generación de informe automatizada reduce errores en cálculos e interpretaciones - Utiliza tecnologías avanzadas
Sistema Inalambrico SCADA
Tecnologia Malla (Mesh)
• Esteem High Performance Mesh ofrece alta capacidad
• Curacion Autonoma (self healing) Trayectoria alternas
• Ideal para Video VoIP y datos
• Diseñado para maxima escabilidad y facilidad de uso
• Inalambricamente provee comunicaciones seguras en
interiores y ambientes rusticos externos.
• La tecnologia Mesh de Esteem funciona con los
estandards de seguridad de la industria
• No requiere Hardware adicional
Diagrama Tecnologia Malla Serie 195E
Cuarto de Control
Vehicles
Access Point/Repeater
Sitio Remoto
Access Point/Repeater
Access Point/Repeater
Client Mode
Ejemplo traslapo de corbertura 195Eg
Access Point/Repeater
Access Point/Repeater
Sitio Remoto
Sitio Remoto
Sitio Remoto
• Base a la experiencia con el 802.11b 1era generacion– Los puntos resueltos son:– Mas rapido, economico y nuevas especificaciones tecnicas
con nuevos, confiables y robustos protocolos de seguridad
– Con capacidad de utilizarse en todas las aplicaciones industriales en Ethernet y Serial (misma unidad) Híbrido
– Mantener el uso y grado industrial sin incrementar costos y sacrificar caracteristicas tecnicas
• La nueva generacion de Modems Ethernet Inalambrico– ESTeem Series 195E
ESTeem nuevos objetivos
Modelo195Eg• 2.4 GHz - No Requiere Licensia• 802.11g y b Compatible • Ethernet 10/100BaseT – RJ-45 & RS232• 54 M bps RF Flujo de datos• 1 Watt RF de potencia • Rango de 8 a 12 Km LOS, aun mas con
repetidores• Montaje directo al poste, pared o torre• Energia sobre UTP (POE)• Modo de Access Point• Modo de Access Point con Repetidor• Modo cliente para aplicaciones movibles• Caja Nema 4 • Dos tecnicas de modulacion DSSS y
OFDM
Seguridad• 802.11 i/WPA – Compatible (TKIP)• AES Encriptacion (CCMP)• Access Control List (ACL)• 128/64 Bit WEP Encriptacion
Modelo 195Eg
* Nuevo Software
• Encriptacion de AES-CCMP 128 bit• RSTP rapid spanning tree protocol• VLAN – IGMP Snooping
Modelo195Ed• 902-928 MHz - No Requiere Licensia• Ethernet 10/100BaseT – RJ-45 & RS232• 54 M bps RF Flujo de datos• .630 Watt RF de potencia • Rango de 18 Km LOS, aun mas con
repetidores @ 11Mbps• Montaje directo al poste, pared o torre• Energia sobre UTP (POE)• Modo de Access Point• Modo de Access Point con Repetidor• Modo cliente para aplicaciones movibles• Caja Nema 4 • Dos tecnicas de modulacion DSSS y
OFDM
* Seguridad
• Temporal Key Integrity Protocol (TKIP)• Access Control List (ACL)• 128/64 Wep Bit Encryption
Modelo 195Ed
* Nuevo Software
• Encriptacion de AES-CCMP 128 bit• RSTP rapid spanning tree protocol• VLAN – IGMP Snooping
Modelo195Ep• 4.9 GHz - Requiere Licensia• Ethernet 10/100BaseT – RJ-45 & RS232• 54 M bps RF Flujo de datos• 2.00 Watt RF de potencia • Rango de 12 Km aun mas con
repetidores• Montaje directo al poste, pared o torre• Energia sobre UTP (POE)• Modo de Access Point• Modo de Access Point con Repetidor• Modo cliente para aplicaciones movibles• Caja Nema 4 • Dos tecnicas de modulacion DSSS y
CCK
• Seguridad• AES Encriptacion (CCMP)• Temporal Key Integrity Protocol (TKIP)• Access Control List (ACL)• 128/64 Wep Bit Encryption
Modelo 195Ep
* Nuevo Software
• Encriptacion de AES-CCMP 128 bit• RSTP rapid spanning tree protocol• VLAN – IGMP Snooping
• No una sola frecuencia o estándar inalambrico va a resolver todas las aplicaciones. Cada frecuencia y estándar ejerce su funcion
• La elección correcta para su aplicación es la clave
La aplicación establece el estándar
– Encriptación AES de alta seguridad. El 195Eg utiliza el 128-bit AES-CCMP compatible con IEEE 802.11i y encriptación WPA-2. Este nivel de seguridad es requerido hoy en dia en la mayoria de aplicaciones industriales y de gobierno.
– Simple Network Management Protocol (SNMP). El SNMP es una actualización opcional en el 195Eg que se puede utilizar para el diagnóstico crítico y la gestión de red utilizando el protocolo SNMP abierto.
– Protocolo Rapid Spanning Tree (RSTP - IEEE 802.11d). El uso de la Rapid Spanning Tree permitirá un tiempo de recuperación más rápido redes malla de ESTeem.
– Optimo funcionamiento de la red. El 195Eg incluye soporte para VLAN y IGMP snooping para una mejor funcionalidad de la red
Nueva Version de Software
• Simple Network Management Protocol– Soporta SNMP– Análisis activos de funcionamiento de la red– Diseñado para grandes Redes Inalambricas
• Diagnóstico Avanzado– Análisis de espectro – Potencia de la señal
Monitoreo de Red
19.2Kbps Vs 54 Mbps
19.2 K 500 K 11 Mbps 54 Mbps
Video, VoIP Data
1.00 Watt
50 mW
500 mW
100 mW
Distancia & Potencia
Distancia
• Aplicaciones Internas/en planta– Proceso de Instrumentación– Automatización de fábrica – Acceso a la red móvil
• Aplicaciones al Aire libre– SCADA– Backhaul– Automatización de procesos al aire libre – Creación de Redes Corporativas
Futuro de Aplicaciones Wireless
• Mejor control sobre el uso de frecuencias• Cortas distancias
• Más obstáculos - más reflexiones• Proceso de Instrumentación
– Sensores inalámbricos– Wireless Hart and/or ISA-100
• Wireless Ethernet or Ethernet/IP– Aplicaciones de control en interior– IEEE 802.11a/b/g
Aplicaciones interiores
• Primeros protocolos de encriptacion– WEP 64/128– WPA - TKIP
• IEEE 802.11i (WPA2)– AES Encryption– CCMP Encoding– PSK or Enterprise
• Nivel de encriptado personalizado de acuerdo a la aplicación
Seguridad Inalambrica
• La fiabilidad del sistema es sólo tan bueno como el diseño de la red
• Las redes inalámbricas pueden ser tan fiables como la red cableada– El Tiempo dedicado a la red inalámbrica va a
pagar por sí mismo muchas veces
• Cada aplicación de radio es única– Wireless se está utilizando en muchas
aplicaciones pero pocos tienen un conocimiento práctico de diseño de un sistema inalámbrico con éxito
Integridad de datos
• Fase 1 – Diseño de sistemas de RF– Programa para estimar los resultados de RF– El objetivo de el programa es hacer cambios en el
sistema antes de ir al sitio
• Fase 2 – Estudios en Campo– Analisis en el sitio– Confirmando los resultados en la fase de diseño RF
• Fase 3 – Puesta en Marcha– Después de la instalación final– Creación del sistema
Diseño de sistemas de RF
• Solo parte del costo del sistema inalambrico esta en la radio
• La mayoria del costo esta en los accesorios e instalacion:
– Gabinete– Cable Coaxial 1.00 a 4.00 por cada 30cm Vs. .30 cents– Fuente de energia– Lighting Arrestor– Costo de instalacion – Instalacion directa al aire de radio y antenas– Energia sobre UTP (POE) hasta 100 mts.– Integracion de cable coaxial proximo a la antena
Costo total del Sistema
Serie 195E
Diagrama de antenas
de ganancias variables
Serie 195E Diagrama Antena opcional
SPEED
54Mbps
Model 195Eg
Omni-Directional Antenna
Model 195E Outdoor Fixed Base Hardware
DiagramDirect Pole Mount
Pole Mounting Kit EST P/N AA195PM
Power Over Ethernet Cable
Ethernet CAT-5e Cable 300 ft. maximum
To 100-250 VAC
To Ethernet equipment (CAT-5e Cable)
In Building
Unit Shown With Rubber Duct Antennas
Weather Proof Boot
Weather Proof Front Cover
Antenna Feedline
External Antennas
Surge Suppression Optional
Directional Antennas
Weather Proof Boot
Weather Proof Boot
Power Supply EST P/N AA175
Serie 195E Diagrama Montaje externo
SPEED
54Mbps
Lightning Arrestor
Ant
enn
a P
ort
Equ
ipm
ent P
ort
Directional Antennas
Omni-Directional Antenna
Coax CableESTeem
Model 195Eg
Power Supply
Serie 195E Montaje en Gabinete
100-250 VAC 50-60 Hz
L A N
VoIPPLC VideoPC
Power Over Ethernet Injector
CAJA INDUSTRIAL NEMA 4Montaje directo al poste, torre etc. Reduce costos de instalacion y evita perdida de señal del cable coaxial. No necesita gabinete
POWER OVER ETHERNET UTP (POE)Energia de alimentacion y datos sober el UTP elimana costos y perdidas de señal
Antenas direccionales, omnidireccionales y parabolicas dependiendo de la aplicacion
MULTIPLES OPCIONES DE ANTENAS
Tarifa de hasta 54 datos de Mbps RF disponible para los usos del hardware demostrados abajo.
UNA TARIFA DE DATOS MÁS ALTA
LIGHTHING ARRESTOR INTEGRADOReduce el costo del sistema y facilita la instalacion. Montaje directo
Hardware típico del sitio
La salida del RF de 1 vatio para una cobertura mejor y mayor alcance reduce el numero de radios necesitados para aplicaciones internas y externas
LA POTENCIA MAS ALTA DISPONIBLE 1 Vatio
Max 100 mts
Cable UTP
SPEED
54Mbps
• SCADA – Supervisory Control– Conecciones Seriales– Excelentes aplicaciones para inalambricos
• Nueva Generacion SCADA Utiliza Ethernet– Ethernet/IP para coleccion de datos– Facilidad de Interface
• Redes Hibridas– Ethernet y serial combinados– Permite crecimiento a futuro– Nuevas adiciones como video y VoIP
Aplicaciones Inalambricas Modernas
• Wireless tiene una larga historia de proporcionar enlaces Satisfactorios
• Los estándares abiertos y las redes propietarias tienen su lugar de operacion
• El diseño de red y las necesidades difieren mucho de una red en interior o al aire libre
• Diseño y pruebas facilitan el funcionamiento
• El futuro de la tecnología inalámbrica se expande, y la ampliación de las nuevas tecnologías siempre encontrara su lugar
Conclusiones
ESTeem en la Industria
Gracias!
Sam AmaralRegional Sales Manager, Latin AmericaElectronic Systems Technology, Inc.ESTeem Wireless [email protected]: (509) 735 9092 x106Fax: (509) 783 5475Cel: (509) 551 6724
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