EN
Prisijungimo architektūra – kaip WiFi šliuzas tvarko kelis įrenginius
A wifi šliuzas yra ne paprastas maršrutizatorius – tai centrinis valdymo įrenginys protingojo pastato įrenginių ekosistemoje. Kartu prijungtų įrenginių skaičius nustatomas pagal tris parametrus: maksimalų klientų skaičių, juostos pločio paskirstymo strategiją ir radijo konfigūraciją. Šliuzas, reklamuojantis „100 ir daugiau įrenginių“, bet paskirstantis juostos plotį pagal principą „kas pirmas, tas ir gauna“, sulėtėja iki nepanaudojamo uždelstumo, kai 60-asis įrenginys perduoda programinės įrangos atnaujinimą.
Klientų talpa, juostos pločio paskirstymas bei dviejų dažnių juostų priešingumas trijų dažnių juostų maršrutizavimui
Klientų talpa wifi šliuzas priklauso nuo mikroschemos ir RAM. Įėjimo lygio šliuzai su vienu branduoliu ir 128 MB RAM palaiko 30–50 vienu metu veikiančių ryšių, kol išsemina DHCP arba įvyksta buferio perkrovimas. Vidutinio lygio šliuzai su dviem branduoliais ir 256–512 MB RAM palaiko 80–150 ryšių. Trijuose dažnių ruožuose veikiantys šliuzai – vienas 2,4 GHz ir du 5 GHz radijo signalai arba pridėjus 6 GHz (WiFi 6E) – įrenginius paskirsto tarp trijų dažnių ruožų, taip sumažindami kiekvieno ruožo apkrovą. Trisdešimt jutiklių, per minutę siunčiančių 100 baitų paketus, naudoja nepastebimą juostos plotį; viena 4K kamera, transliuojanti 25 Mbps greičiu, užpildo 2,4 GHz kanalą. QoS prioritetinės tvarkos funkcija turi rezervuoti pajėgumus delsos jautriems įrenginiams (prieigos valdymas, signalizacija), tuo tarpu masinio naudojimo įrenginiai (kameros, programinės įrangos atnaujinimai) gali naudoti likusią juostos plotį.
Realus atvejis – protingo biuro diegimas su 80 prijungtų įrenginių
Protingame 2 000 m² biure Pietų Kinijoje buvo įdiegta 80 prijungtų įrenginių – 35 protingieji grandinės pertraukikliai, 20 aplinkos jutikliai, 12 apšvietimo valdymo įrenginiai, 8 prieigos skaitytuvai ir 5 kameros. Pradinis diegimas naudojo vartotojų dvejų dažnių ruožų wifi šliuzas per dvi savaites, prieigos valdymo sistema per aukščiausios apkrovos valandas patyrė 3–5 sekundžių delsą atidarant duris. Įmonė „HONGXINAIOT“ („Xiamen Hongxin Intelligent Technology“), aukštosios technologijos įmonė, turinti 24 metų patirties kaip motininė įmonė elektros energijos skirstyme, pakeitė ją trijuose dažnių juostose veikiančiu pramoniniu wifi šliuzas kuris palaiko 150 vienu metu prisijungusių klientų su kokybės užtikrinimo (QoS) funkcija, prioritetinėje tvarka tvarkančia prieigos srautus. Durų atidarymo delsa sumažėjo iki mažiau nei 300 ms. Šiems tikslams buvo sukonfigūruotas atskiras IoT VLAN tinklas, izoliuojantis pastato įrenginius nuo biuro IT sistemos.
Protokolai, kurie leidžia vartų funkcionalumą išplėsti už WiFi ribų
Zigbee, Thread, Bluetooth Mesh ir Matter – daugiaprotokolinės vartų konstrukcijos
Suaugusi wifi šliuzas dažniausiai yra daugiaprotokolinis centras – WiFi aukšto pratekėjimo įrenginiams ir papildomos radijo bangos žemo energijos tinklams. Zigbee 3.0 palaiko daugiau nei 250 įrenginių tinklo struktūroje, kur kiekvienas nuolatinės srovės maitinamas mazgas veikia kaip maršrutizatorius. Thread – remiamas IPv6 ir naudojamas kaip Matter perdavimo sluoksnis – užtikrina panašią tinklo struktūrą su natyvia IP adresacija. Bluetooth Mesh valdo apšvietimo tinklus, kai kiekvienas šviestuvas perduoda komandas. Matter – kurį remia Apple, Google, Amazon ir Samsung – veikia per WiFi, Thread ir Ethernet, leisdama vienu metu valdyti įrenginius iš skirtingų gamintojų per vieną sąsają. wifi šliuzas valdyti kelių gamintojų įrenginius per vieną sąsają. Daugiaprotokolinis šliuzas su WiFi, Zigbee, Thread ir Bluetooth radijo bangomis palaiko daugiau nei 300 įrenginių visais protokolais kartu.
Tinklo stabilumas esant dideliam įrenginių apkrovimui
Kanalų perkrovimas, kokybės užtikrinimo (QoS) prioritetinė tvarka ir tinklo mazgų paskirstymas
A wifi šliuzas tankioje miesto ar komercinėje aplinkoje bendrina 2,4 GHz spektrą su kaimyninėmis tinklo sistemomis, „Bluetooth“ ir belaidžiais priedais. Kanalo užkimšimas sukelia paketų susidūrimus ir pakartotines siuntimus, dėl ko vėlavimas didėja didėjant įrenginių skaičiui. Automatinis kanalo pasirinkimas, kuris atlieka tyrimą paleidimo metu ir periodiškai pervertina kanalus, užtikrina švaresnius kanalus. Keturi QoS prioritetų eilės – balsas, vaizdo įrašai, geriausias pastangų lygis, foninis režimas – užtikrina, kad saugos kritinės svarbos įrenginiai (gaisro signalizacijos tinklo vartai, prieigos valdymo sistemos) galėtų bendrauti net tada, kai tinklas yra perkrautas. „Zigbee“/„Thread“ tinklo mazgams reikia bent vieno maršrutizatoriaus kiekvieniems 10–15 m² – nepakankamas tankis sukelia vienintelio taško versijos sutrikimus.
Saugos architektūra daugelio įrenginių tinklams
Įrenginių autentifikacija, tinklo segmentavimas ir programinės įrangos atnaujinimų valdymas
Kiekvienas įrenginys tinkle wifi šliuzas yra potencialus puolimo įėjimo taškas. Protinga lemputė su nepataisytu 2019 m. programinės įrangos atnaujinimu toje pačioje tinkle kaip ir energijos valdymo sistema sukuria šoninio judėjimo tiltą. Taikomi trys valdymo mechanizmai. WPA3-Enterprise su kiekvieno įrenginio sertifikatais – bendras PSK komercinėse diegimo sistemose yra nepriimtinas. Atskira IoT VLAN izoliuoja pastato įrenginius nuo korporacinės IT infrastruktūros ir svečių WiFi, o ugniasienės taisyklės leidžia tik būtiną IP/adresų ir prievadų ryšį. OTA („over-the-air“) programinės įrangos atnaujinimų palaikymas su numatytais techninės priežiūros laikais užtikrina, kad įrenginiai būtų visada aktualizuoti. HONGXINAIOT teikia protingus šliuzus su daugiaprotokoliniu palaikymu, VLAN segmentacija ir OTA galimybėmis išmaniajų pastatų diegimams.
Dažniausiai užduodami klausimai
Kiek įrenginių vienu metu gali palaikyti WiFi šliuzas?
Dviejų juostų wifi šliuzas palaiko 30–80 įrenginių vienu metu. Trijuos dažnių pramoninis šliuzas palaiko 100–150+ įrenginių. Virš 150 WiFi klientų rekomenduojama įdiegti papildomų prieigos taškų arba naudoti daugiau protokolų pagrįstą sprendimą su Zigbee/Thread žemo prateklio jutikliais. „HONGXINAIOT“ teikia pramoninio lygio daugiau protokolų palaikančius šliuzus.
Ar daugiau įrenginių pridėjimas sulėtina WiFi šliuzą?
Taip, jei wifi šliuzas neturi kokybės užtikrinimo (QoS) prioritetų nustatymo. Trisdešimt jutiklių, siunčiančių telemetrinius paketus, įtakos beveik nesukelia; vienas 4K kamera, transliuojanti vaizdo įrašą, užpildo 2,4 GHz kanalą. QoS taisyklės turi nustatyti aukštesnį prioritetą delsa laiko jautriems įrenginiams, o ne didelės apimties duomenims.
Kokia yra skirtumas tarp WiFi ir Zigbee išmaniesiems įrenginiams?
WiFi wifi šliuzas tinka didelio prateklio įrenginiams (kameroms, ekranams). Zigbee palaiko daugiau nei 250 žemo energijos sunaudojimo įrenginių su tinklo topologija – jutikliai, jungikliai, vykdymo įrenginiai – neapkraunant WiFi kanalų. Daugiau protokolų palaikantys šliuzai sujungia abu protokolus.
Ar išmaniųjų pastatų įrenginiai turėtų būti tame pačiame tinkle, kaip ir biuro WiFi?
Ne. A wifi šliuzas intelektualius pastatų įrenginius reikėtų segmentuoti į atskirą IoT VLAN, izoliuotą nuo korporacinės IT ir svečių tinklų. Tinklo segmentavimas neleidžia pažeistam IoT įrenginiui suteikti šoninės prieigos prie jautrių sistemų.
Ar „Wi-Fi“ šliuzas gali atnaujinti prijungtų įrenginių programinę įrangą?
Taip. wifi šliuzas palaikant „over-the-air“ (OTA) programinės įrangos atnaujinimus, galima siųsti pataisas į prijungtus įrenginius numatytais techninės priežiūros laikais. Tai yra būtina saugumo sumetimais – nepataisyti įrenginiai yra dažniausiai pasitaikantis puolimo vektorius intelektualiuose pastatuose.
Kokį saugumo protokolą turėtų naudoti „Wi-Fi“ šliuzas?
A wifi šliuzas komercinėse diegimo aplinkose būtina naudoti WPA3-Enterprise su kiekvienam įrenginiui skirtomis prisijungimo duomenimis arba sertifikatu paremta autentifikacija, o ne bendrą iš anksto nustatytą raktą (PSK). Tinklo segmentavimas per VLAN ir tarp įrenginių tinklų taikomos ugniasienės taisyklės užbaigia saugumo architektūrą.