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工业 Wi-Fi 方案

工业 Wi-Fi 特殊需求

工业环境对 Wi-Fi 有比消费场景更严苛的要求:

需求消费级 Wi-Fi工业 Wi-Fi
可靠性一般(偶尔断线可接受)极高(生产不能中断)
漫游切换慢(100-500ms)快(< 50ms,802.11r)
确定性时延不保证需要保证(TSN)
工作温度0~40°C-40~85°C
防护等级IP20IP65+
频段管理自动手动规划
安全认证WPA2WPA3-Enterprise + 802.1X

工业 Wi-Fi 网络规划

信道规划

2.4GHz 信道规划(3个不重叠信道):
  信道 1:2412MHz
  信道 6:2437MHz
  信道 11:2462MHz
  
  AP 布局:
  [AP1-CH1] --- [AP2-CH6] --- [AP3-CH11] --- [AP4-CH1]
  
  相邻 AP 使用不同信道,避免同频干扰

5GHz 信道规划(更多不重叠信道):
  36, 40, 44, 48(UNII-1)
  52, 56, 60, 64(UNII-2,需要 DFS)
  100-144(UNII-2e,需要 DFS)
  149, 153, 157, 161, 165(UNII-3)
  
  工业推荐:使用 UNII-1 和 UNII-3(无需 DFS)

快速漫游(802.11r)

802.11r 快速 BSS 切换:
  传统漫游:需要完整的 4 次握手,耗时 100-500ms
  802.11r:预先缓存密钥,切换时间 < 50ms
  
  配置(hostapd.conf):
  ieee80211r=1
  mobility_domain=a1b2
  r0_key_lifetime=10000
  r1_key_holder=000102030405
  pmk_r1_push=1
  
  适用场景:
  - AGV 小车(高速移动)
  - 叉车(频繁穿越 AP 覆盖区域)
  - 工人手持终端(在工厂内移动)

工业 Wi-Fi 安全

802.1X 企业认证

802.1X 认证流程:
  设备(Supplicant)→ AP(Authenticator)→ RADIUS 服务器
  
  认证方式:
  EAP-TLS:证书认证(最安全)
  EAP-PEAP:用户名/密码(常用)
  EAP-TTLS:隧道认证
  
  wpa_supplicant 配置(EAP-TLS):
  network={
      ssid="IndustrialWiFi"
      key_mgmt=WPA-EAP
      eap=TLS
      identity="device001@factory.com"
      ca_cert="/etc/certs/ca.pem"
      client_cert="/etc/certs/device.pem"
      private_key="/etc/certs/device.key"
  }

时间敏感网络(TSN)

Wi-Fi TSN(802.11be,Wi-Fi 7)为工业控制提供确定性时延:

TSN 关键特性:
  时间同步(802.1AS):精度 < 1μs
  流量调度(802.1Qbv):确定性时延
  帧抢占(802.1Qbu):高优先级帧优先传输
  
  应用场景:
  - 运动控制(< 1ms 周期)
  - 机器人协同(确定性通信)
  - 过程控制(实时数据采集)
  
  注意:Wi-Fi TSN 仍在标准化中,
  当前工业控制推荐有线以太网 + TSN

褚成志的笔记