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 Modemswww.esteem.comamaral@esteem.comOff: (509) 735 9092 x106Fax: (509) 783 5475Cel: (509) 551 6724