アクセス ポイントおよびブリッジ用のワイヤレス ソリューション

加工施設、自動化組立工場、製造施設、またはその他の大規模な産業スペース向けにワイヤレス ネットワークを構築することは、困難な作業となる場合があります。

加工施設、自動化組立工場、製造施設、またはその他の大規模な産業スペース向けにワイヤレス ネットワークを構築することは、困難な作業となる場合があります。 システム インテグレーターとネットワーク管理者は、高スループット、低遅延、信頼性、安全性、スケーラブルな接続を確保する上で、複数の課題に直面しています。 彼らが直面する多くの決定事項の 1 つは、ワイヤレス アクセス ポイント (WAP)、アンテナ、ワイヤレス ブリッジをどこに配置するかということです。 このブログでは、ワイヤレス ネットワーク ブリッジと WAP の違いについて説明します。 「ブリッジ」は、多くの場合、「アクセス ポイント (AP)」またはネットワーク ブリッジングをサポートするデバイスと同じ意味で使用されます。 これは、AP 機能に加え、設定可能なオプションとしてブリッジング、ルーティング、繰り返しモードを備えた多目的無線デバイスに遡ることができます。 今日、ブリッジは必ずしもデバイスではなく、利用可能な機能です。 たとえば、Antaira はスタンドアロンのブリッジ デバイスを販売していません。 代わりに、当社はブリッジ機能を産業グレードのワイヤレス アクセス ポイントに統合して、投資の価値を高め、産業用途の接続、管理、設置を簡素化しました。

ワイヤレス ブリッジング テクノロジーとワイヤレス アクセス ポイント テクノロジーを区別することが最終目標です。 ブリッジは、OSI レベル 2 (データ レベル) のワイヤレス信号を介して 2 つの物理的に離れたネットワークまたはネットワーク セグメントを相互接続し、これにより送信元と宛先の間のノード間でのデータ転送が可能になります。 一方、WAP は、複数のワイヤレス対応デバイス (IP カメラ、ラップトップ、ロボット、センサー、無人搬送車 (AGV)、センサー) がインターネットまたは組織のローカル エリア ネットワーク (LAN) にアクセスできるポータルとして機能します。 WAP は、イーサネット ケーブルを介して有線ルーター、産業用スイッチ、インターネット ゲートウェイ、またはハブに接続し、オフィスまたは建物全体にワイヤレス信号を送信します。 WAP を使用すると、既存のワイヤレス ネットワークの速度、信頼性、通信範囲を向上させることもできます。 LAN は、トラフィックの輻輳や干渉を防ぐため、あるいはコストやその他の管理、制御、セキュリティ上の理由から、複数のセグメントに分割される傾向があります。 これらのセグメント間でトラフィックを共有するには、これらのセグメントを統合または「ブリッジ」する必要があります。 実際、ネットワークのワイヤレス ブリッジは、2 つの LAN セグメントから 1 つの集合的な「フラット」ネットワークを作成します。 あらゆる LAN プロトコル (イーサネット、FDDI、トークン リング) をブリッジできますが、今日のほとんどの LAN はイーサネット スイッチド LAN であるため、ほとんどのブリッジはイーサネット ブリッジです。

では、安全なワイヤレス ブリッジはどのように機能するのでしょうか? 基本的に、各データ フレームに含まれる宛先 MAC アドレスに基づいてデータをブロックまたは転送します。 ブリッジ上のソフトウェアは、宛先アドレスがデータの受信元ネットワーク以外のネットワーク上にあると判断した場合、接続されている他のネットワークにデータを転送できます。 アドレスがブリッジの反対側にないソフトウェアの場合、データの通過はブロックされます。ブリッジにはさまざまな構成があります。 今日のネットワークに導入されているブリッジの主なタイプは次の 3 つです。

それほど遠くない昔、ネットワーク管理者は長いイーサネット ケーブルを使用して 2 つのネットワーク ブリッジ デバイスしか接続できませんでした。 産業グレードのワイヤレス ネットワークは、イーサネット ケーブルの配線や回線のリースにかかる手間、設置、メンテナンス、コストを必要とせずに、同じタスクを確実に実行できるようになりました。 代わりに、ワイヤレス ブリッジングは、同じキャンパス内の建物とマシン間を長距離にわたって壁を越えて送信できる無線周波数 (RF) 信号を送信するアンテナを介してセグメントを迅速に接続し、データを送受信します。 ワイヤレス ブリッジ通信は、1 つのエミッターが複数のレシーバーに信号をブロードキャストするのではなく、2 つのトランシーバーとアンテナの間で行われます。 したがって、ワイヤレス ブリッジ リンクはポイントツーポイント リンクと呼ばれます。 また、ワイヤレス ブリッジの RF 電力は、アンテナを 360 度のカバレージ パターンに配置することによって送信されるわけではありません。 代わりに、RF は信号エネルギーを最大化するために純粋に指向性があり、通常は 10 ～ 20 度の間です。 フル スループットでのワイヤレス信号エネルギーには、2 つのブリッジ デバイス間に完全な (またはほぼ完全な) 見通し線が存在する必要があります。 高密度の産業環境では、より低い周波数 (5 GHz ではなく 2.4 GHz) で動作すると、波長が長いほど障害物を透過しやすくなるため、信号強度が向上します。 到達距離に関しては、ワイヤレス ブリッジの到達距離は最大数マイルです。アンテナを上げることで到達距離を延ばすことができますが、無線信号と光信号は距離とともに減衰するため、無限ではありません。 遅延と帯域幅は、選択したブリッジング ワイヤレス テクノロジー ソリューションと環境 (見通し線、天候、機器の密度、壁など) によって大きく異なります。明らかに、ワイヤレス ブリッジ接続は、特にアクセスが困難で危険な工業用地において、ケーブル敷設に代わるはるかに堅牢で経済的な代替手段となります。 ワイヤレス ブリッジングは、ネットワークの拡張、ネットワーク デバイスの移動、またはクライアントを追加の LAN セグメントに接続する場合に便利です。 産業環境では、長距離のイーサネット ケーブルを配線することが非現実的または不可能である場合もあり、ワイヤレス接続が唯一の選択肢になります。

ワイヤレス ブリッジングとは何かについて理解できたところで、ワイヤレス アクセス ポイントはワイヤレス ソリューションのネットワークにどのように適合するのでしょうか? WAP は主にワイヤレス ローカル エリア ネットワーク (WLAN) を形成するように設計されています。 この構成では、WAP は有線ルーター、スイッチ、またはハブに接続し、無線対応デバイスがアクセスできるように指定されたエリア全体に無線信号をブロードキャストします。 このように、WAP はハブのように機能しますが、ワイヤレス テクノロジーを使用しているため、ケーブルを接続する代わりにワイヤレス信号に同調します。 WAP は、ルータからのイーサネット ケーブルが到達できる場所ならどこにでも設置できます。柱、天井から地面、壁に取り付けることができます。 Power over Ethernet を備えた WAP はコンセントの近くに設置する必要がないため、システム設計者は設置の柔軟性が高まります。 信頼性の高いワイヤレス ブリッジ モードでは、WAP は既存の 802.11 ネットワークのコンポーネントのワイヤレス カバレッジを長距離に拡張するのに優れています。 また、ブリッジの従来の役割、つまり 2 つのネットワーク セグメントをワイヤレスで相互接続することもできます。 一部のワイヤレス ブリッジは、別の AP に接続するための単一のポイントツーポイント接続のみをサポートします。 他のいくつかの AP を接続するためのポイントツーマルチポイント接続をサポートするものもあります。 このアプリケーションのポイントツーワイヤレス アクセス ポイントの産業用マルチポイント バージョンでは、単一の WAP をネットワークに物理的に配線して、ベース ステーション ユニットとして機能させることができます。 複数の追加の WAP または「加入者」が建物全体に設置されます。 加入者は基地局に無線でリンクし、共有ネットワーク信号を拡張エリアに伝播できるようにします。 ポイントツーマルチポイント テクノロジは、帯域幅要件が低い大規模なデバイス クラスタが存在する場合に最適です。 一方、ポイントツーポイントは、2 つの WAP だけでワイヤレス テクノロジーを展開し、より少ないデバイスにサービスを提供する高帯域幅要求環境に適したソリューションです。 ポイントツーポイントでは、両側の WAP がイーサネット ケーブルでルーターまたはスイッチに物理的に接続されている必要があります。 WAP にはセキュリティ上のリスクがあります。 セキュリティがなければ、ネットワーク信号の範囲内で無許可のユーザーがワイヤレス ネットワークにアクセスできるため、ネットワークを介して送信される機密情報が傍受される可能性があります。 これが、Antaira 産業用ワイヤレス AP/ブリッジ/リピータが、WiFi Protected Access (WPA)、WPA2、WPA3、Remote Access Dial In User Service (RADIUS)、および Wires Equivalent Privacy (WEP) といった複数のセキュリティ保護オプションをユーザーに提供する理由です。 これらのさまざまな保護機能は、パスワードの保護や頻繁な変更など、すべてのユーザーの基本的なワイヤレス インターネット セキュリティの責任に取って代わるものではありません。

Henry Martel は、Antaira Technologies のフィールド アプリケーション エンジニアです。

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