无线可靠性的巨大改进

在关键任务应用中使用无线技术最常见的问题之一一直是——现在仍然是——可靠性。它在你嘈杂的环境中有效吗?它是否足够健壮以确保您的数据到达目的地?它能给你提供足够稳定的保证吗?

到目前为止，已经编写了许多技术和计划指南来帮助解决这些问题。然而，目前还没有一个集成的、可靠的解决方案来实现零故障转移和/或零数据丢失。现在，部分由于并行冗余协议(PRP)集成到无线解决方案中，无线可靠性问题正迅速成为过去。

PRP的使用

PRP起源于有线工业以太网，在这种网络中，冗余技术早已建立起来，以确保即使单个连接失败，网络也能继续平稳运行。这些技术通常涉及使用符合IEC 62439标准的PRP。其结果是无缝冗余与无延迟和无丢失切换。

为了实现这种级别的不间断通信，传统上使用“冗余盒”或“红盒”在两条不同的网络路径上同时复制和传输数据包。在重复的报文发送到这些网络路径之外之前，并行流被合并，重复的报文被删除。如果其中一条路径出现故障，将使用另一条路径上的报文。因此，依赖该网络的应用程序可以在网络严重中断的情况下继续工作而不会出现故障。

在无线环境中，PRP的影响甚至更为显著，因为它现在可以直接集成到接入点中，不仅可以提供零故障转移，还可以用于补偿无线连接可能发生的固有的小规模中断(例如，干扰)。

当PRP在两条不同的无线传输路径上同时传输数据包时，可以消除单个路径丢包的影响。这是可能的，因为使用PRP的应用程序看不到不相关的数据包丢失;只有在同一数据包的两条路径同时出现故障时，才会出现发送错误或接收错误。

除了PRP的这些好处之外，抖动和延迟也得到了显著改善。当使用PRP在两条不同的传输路径上同时传输数据包时，几乎可以消除干扰或延迟的影响。如图3所示，网络B上的数据包5的延迟永远不会被网络看到，因为在消除点总是使用最快的数据包。

在实际测试中，使用PRP连接的应用程序的可感知丢包率降低到0.00021%。这是一个减少500倍丢包!

将PRP提升到一个新的水平

在标准化PRP的基础上，另外两项发展使当今的无线技术更加实用——频率多样化和PRP集成到无线设备中。

在许多国家，无线运营商能够在几个未经许可的频率上进行广播，其中可能包括两个流行的频段——2.4 GHz和5 GHz。每个波段都有不同的优点，反过来也有不同的缺点。通过在PRP设计中添加频率分集，例如在2.4 GHz上广播一个信号，在5 GHz上广播一个信号，您几乎可以保证另一个级别的保证。这是因为通常会在一个频率上造成无意的信号退化的东西，极不可能在另一个频率上造成干扰。通过引入这种组合，可以进一步增强设计中数据传输的可靠性。

通过将PRP功能直接集成到工业无线应用中，百通进一步提高了工业无线应用的实用性和财务回报无线接入点。这意味着，在许多网络设计中，不再需要一个单独的“红盒”(冗余盒)来管理包的复制和合并。

此外，PRP并不是有线或无线网络设计的专利。它可以用于完全无线和混合有线/无线设计，以增加可能解决方案的范围和范围。

编者注:本文由贝尔登负责无线计划的董事Julia Santogatta和贝尔登嵌入式开发主管Tobias Heer博士共同撰写。

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欲了解更多信息，请下载Belden的白皮书“并行冗余协议显著提高工业无线可靠性”。