Industrial Wireless LAN

1. Patrick BRASSIERSIEMENS A&D Industrial Wireless LAN S CALANCE W Robustesse, Fiabilité et sécurité en communication Radio Industrielle

2. Communication avec les appareils mobiles • Appareils mobiles (pupitres opérateurs mobiles, PC portables…) • PDA … Communication avec des systèmes mobiles • Véhicules auto-guidés (AGV) • Wagonnets sur rails • Nacelles, • Machines mobiles Communication avec des équipements distants • Sites difficilement accessibles • Coûts de câblage très élevés • Liaisons inter-bâtiments, traversée de routes, lignes de chemin de fer. Applications Avantages Communication dans des configurations temporaires d’ateliers • Agencement des machines en fonction de la production • En phase de tests • Paramétrage/ Services • Equipements temporaires (imprimantes, scanners…)

3. Temps réel • Determinisme • Redondance • Fiabilité • Supervision du canal • Radio • Couverture Radio • Arrêts d‘urgence • Authentification • Cryptage • Sécurité • Autorisations d‘accès • Mécanismes standard • Boîtiers • Température • Indice de protection • Robustesse • Stabilité Mécanique • Certificats industriels • Facilité d‘installation et de maintenance Robustesse, fiabilité et Sécurité sont les besoins les plus importants en IWLAN Produits SCALANCE Siemens SCALANCE WObjectif: Aussi sûr que le câble!

4. SCALANCE W : La gamme • Services • Plannification du réseau • Installation • Paramétrage • Support Points d‘accès Modules Clients Produits SCALANCE Accessoires SCALANCE W : Solutions réellement industrielles

5. Utilisation des produits SCALANCE Client ModuleSCALANCE W 744-1 Produits SCALANCE Access Point SCALANCE W 788-1 MOBIC T8 avec CP1515 Industrial Ethernet Access Point SCALANCE W 788-2 Notebook avec CP7515

6. Portée des technologies Radio Fréquences IEEE 802.11 Technologies radio existantes Technologie 802.11 GSM, GPRS, UMTS, HSSCD *) Wireless LAN, IEEE 802.11 x, DECT Bluetooth *) depend de l’environment Approx. 3000m Wide Area Network (WAN) approx. 30mLocal AreaNetwork (LAN) approx. 10mPersonal Area Network (PAN)

7. Technologies radio standard disponibles Quels standards utiliser ???? Les standard de Radio communication IEEE 802.11 • IEEE 802.11 Transmission de données bande des 2,4 GHz Vitesse de transmission jusqu’à 2 MBit/s • IEEE 802.11a Transmission dans la bande des 5 GHz Vitesse de transmission jusqu’à 54 MBit/s • IEEE 802.11b Transmission dans la bande des 2,4 GHz Vitesse de transmission jusqu’à 11 MBit/s • IEEE 802.11g Transmission dans la bande des 2,4GHzVitesse de transmission jusqu’à 54 MBit/s • IEEE 802.11h Transmission dans la bande des 5 GHzVitesse de transmission jusqu’à 54 MBit/s (Fin 04) • IEEE 802.11e Developpement de nouveaux mécanismes de sécurité comme le WEP2 (Wired Equivalent Privacy) • IEEE 802.11f Simplification de la communication entre Points d’accès............. Technologie 802.11

8. Le choix est laissé à l’utilisateur final par rapport à son environnement et aux besoins de son applicationavec SCALANCE W • IEEE 802.11 a • Débit élevé 54 Mbit/s • 8 canaux distincts • Possibilités d’interferences avec d’autres applications radio (détecteurs de mouvements, Bluetooth) • Non compatible avec IEEE 802.11 b/g • Intérieur uniquement • Puissance : 200 mW • Fréquences 5150-5350, [GHz] 5725- 5825 • Portée: approx. 10-15 m • No. deClients: approx. 35 Standard IEEE 802.11 les plus répandus en environnement industriel La solution: Des constituants IWLAN supportant les principaux standards • IEEE 802.11 b • Vitesse limitée à 11 Mbit/s • 3 canaux distincts • Possibilités d’interferences avec d’autres applications radio (détecteurs de mouvements, Bluetooth) • intérieur/ extérieur • Puissance rayonnée: 100mW • Frequences 2400,0-2483,5GHz • Portée : approx. 30/50 m* • No. de Clients: approx. 8 • IEEE 802.11 g • Débit élevé 54 Mbit/s • 3 canaux distincts • Possibilités d’interferences avec d’autres applications radio (détecteurs de mouvements, Bluetooth) • compatible avec les réseaux IEEE 802.11 b • Intérieur/ Extérieur • Puissance rayonnée: 100mW • Fréquences 2400,0-2483,5 GHz • Portée : approx. 30/50 m* • No. de Clients: approx. 35 Technologie 802.11 * Portée: approx. 30/50 m (depend des conditions environmentales);

9. Les types de réseaux radio • Réseau « Ad’Hoc » Technologie 802.11 • Réseau avec «Infrastructure »

10. Facilité d’ integration d’appareils mobiles Hall 2 WLAN Roaming avec les points d’accès • Le basculement d’un point d’accès à un autre se fait de manière transparente et sans interruption Technologie 802.11 Hall 1 Robust Access PointScalance W 788-1 PLC Station Hall 1 Industrial Ethernet ...

11. 3 4 n Intégration d’appareils mobiles 1 2 Nombre de Clients par point d’accès (IEEE 802.11g) . . . . Technologie 802.11 Réseau partagé approx. 24 Clients, lorsque la taille des données est fixe et que le nombre de clients est maîtrisable Robust Access PointScalance W 788-1

12. Internet Exemple d‘application mixte câble et radio WLAN PC Dual Access Points Industrial Ethernet CP 343-1 IT Technologie 802.11 IT CP343-1 Server Hall 1 Hall 2

13. SCALANCE W : solutions Industrial WLAN Robustes Robuste Point d‘accès Industriel Point d‘accès non industriel Système robuste de maintien du câble Fonctions avancées • Indice de Protection contre la poussière et les projections d‘eau (IP 65/67) • Large plage de temperature: -20°..70° pour une utilisation intérieur/extérieur, dans des chambres froides • Boîtiers durcis: Résistance mécanique aux chocs, • Certifications industrielles: ATEX, UL, FM, EMC… • Facilité d‘installation et de paramétrage (Wizard - Web) Montage mural ou sur Rail Connecteur hybride Alimentation et Ethernet 10/100 Mbit/s Alimentation 24VDC redondante

14. SCALANCE W : Mise en oeuvre facile des équipements Wizard de paramétrage integréaccessible via un navigateur Web Fonctions avancées

15. FIABILITE Les solutions Industrial WLAN doivent être : Fiables • Permettre l‘utilisation de IWLAN pour des applications temps-réel, nécessitant une communication détermininiste • Disponibilité du réseau grâce à la redondance de la transmission pour des applications critiques • Surveillance de l‘état de la liaison radio entre les points d‘accès et alerte en cas de défaillance d‘un AP ou d‘un parasitage trop élevé • Contrôle permanent de l‘accessibilité des partenaires de communication • Utilisation d‘antennes diversifiées pour accroître la réception des signaux parasités Fonctions avancées

16. Wireless 802.11 utilise la procédure CSMA/CA non déterministe • Accès au médium basé sur des procédures statistiques • Pas de détection de collision • Protocole RTS/CTS (optionnel) pour réserver le médium avec ACK en fin de transmission FIABILITE Réservation de bande passante (PCF : Point Coordinated Function) • Conforme à 802.11, qui a prévu le mécanisme PCF pour les applications critiques en temps • Le point d‘accès définit le CP et le CFP avec ses stations associées (CP : Contention Period ; CFP : Contention Free Period ) • La communication devient cyclique, mécanisme maîtrisé avec les bus de terrain CFP CFP CP CP CP CFP Communication déterministe Fonctions avancées

17. Fiablité Communication radio cyclique à l’aide du mécanisme de Réservation de Bande Fonctions avancées Les clients 1, 2 et 3 sont deterministes, i.e. ils peuvent accéder au canal radio à une fréquence prédéterminée définie par le point d’accès SCALANCE W788 Client 4 ne peut accéder au canal radio qu’au 3ème cycle de réseau • Conforme au standard 802.11 • Utilisation de n‘importe quel module client du marché (même non-SIMATIC) • Transfert cyclique de données comme sur les bus de terrain

18. FIABILITE Exemple d’application critique en temps Pilotage d’un robot Fonctions avancées Communication temps-réel API- ROBOT Les mécanismes standard CSMA CA de l’IEEE 802.11b ne garantissent pas la disponibilité totale de la liaison. L’activation de la Réservation de bande dans le Point d’Accès permet de suivre la trajectoire du robot sans interruption.

19. Fiabilité Redondance de la liaison Radio Client Dual Access Points Fonctions avancées En cas de défaillance d’un point d’accès, la liaison est automatiquement prise en charge par un autre point d’accès (calcul du chemin à partir du Spanning Tree IEEE 802.1 (d) ) Communication

20. Exemple d‘application :WLAN– Wagonnets de transfert Antenne directionnelle Atelier: Vue de la ligne 4, longueur 330m. Fonctions avancées Wagonnet Communication redondante Avec 3 Access Points et 2 antennes directionnelles

21. Exemple d‘application: WLAN – Wagonnets de transfert Liaison normale0 m.....480 m Robust Radio Client RLM Fonctions avancées CP 343-1 Switch ELS TP40 Liaison redondante PB Logistic Server CPU 315-2DP Transfer car 7 ESC = Ethernet Seriell Converter

22. Les solutions Industrial WLAN doivent être : Sécurisées SCALANCE W combine en général 3 méthodes de protection du réseau (Wi-Fi Protected Access) : • SSID : Service Set IDentifier ou nom du réseau • Contrôle d‘accès (par filtrage d‘adresses MAC et/ou IP) intégré aux points d‘accès • Cryptage de l‘information Securité • Limites des méthodes classiques de protection: • SSID : Le nom du réseau connu des APs et des terminaux est parfois transmis en broadcast • Filtrage MAC: Les adresses MAC des terminaux sont mémorisées dans les APs mais sont transmises lors des échanges. • Cryptage WEP: Seulement 24 bits sur la clé de 128-bit sont réellement utilisés  Une faible quantité de clés peut être générée, avec parfois des clés „faciles“ Sécurisation du réseau Autres techniques de cryptage plus sécurisées (802.11i) : TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) ou WEP2, MIC (Message Integrity Check), AES (Advanced Encryption Standard)

23. WLAN-Securité: Authentification des équipements (IEEE 802.1x) WPA RADIUS Sécurisation du réseau WPA Radius: Logiciel, qui contrôle les adresses MAC et n’autorise que celles défines dans la liste id-List Intranet Radius- Server

24. WLAN-Securité: VPN : Virtual Private Network VPN Client Sécurisation du réseau Passerelle VPN: Sécurité couche 3 avec IPSec (tunnel VPN crypté) Passerelle VPN Intranet Radius Server

25. Exemple d‘application: Communication inter-bâtiments industriels Securité  Sécurisation du réseau

26. 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 T PB I P PB II PB IV K PB III F Zones RF: Quadrillage d‘un atelier de production Importante atténuation du signal RF 175m AP AP AP Sécurisation du réseau AP AP AP 65m High data rate 11 Mbps Medium data rate 5,5 Mbps Low data rate 2Mbps RLM (Radio Link Module) = Access Point

27. PROFINET et Industrial WLAN IWLAN et PROFINET

28. IWLAN et PROFINET CBA S7-300 + CP 343-1PN Components visible in iMAP Industrial Ethernet W788-1PRO W788 -1PRO W788 -1PRO W788 -1PRO W744-1PRO W744-1PRO W744-1PRO IE/PB Link S7-300 + CP 343-1PN CPU 317-2 PN/DP PROFIBUS PROFIBUS PROFIBUS IWLAN et PROFINET ET200S ET200X CPU ET200S CPU N components of same type N components of same type N components of same type • Le réseau IWLAN peut être utilisé comme support pour PROFINET CBA • Reduction de temps et des coûts en ingénierie et lors du paramétrage (par ex. Véhicules téléguidés, logistique) • Intelligence distribuée avec des Modules autonomes • Re-utilisation des modules technologiques

29. IWLAN et PROFINET IO CPU 317-2 PN DP ou S7-400 + CP 443-1 ADV I/O controller (fréquence de rafraîchissement adaptable dans Step7) Industrial Ethernet W788-1PRO W788 -1PRO W788 -1PRO W788 -1PRO W744-1PRO W744-1PRO Industrial Ethernet IE/PB Link PN IO W788-1PRO IWLAN et PROFINET PROFIBUS Industrial Ethernet ET200S PN ET200S PN IO-Devices IO-Devices ET200X • Utilisation flexible d‘appareils de terrain distribués (applications sans roaming, par ex. Contrôleur déporté, appareils inaccessibles, liaisons simples de zones distantes) • Utilisation des modules d‘E/S standard

30. PROFINET sans fil avec RCOAX et IWLAN/PB PNIO S7-300 + CP 343-1PN Components visible in iMAP Industrial Ethernet W788-1PRO W788 -1PRO W788 -1PRO W788 -1PRO W744-1PRO W744-1PRO W744-1PRO IE/PB Link S7-300 + CP 343-1PN CPU 317-2 PN/DP PROFIBUS PROFIBUS PROFIBUS IWLAN et PROFINET ET200S ET200X CPU ET200S CPU N components of same type N components of same type N components of same type • Le réseau IWLAN peut être utilisé comme support pour PROFINET CBA • Reduction de temps et des coûts en ingénierie et lors du paramétrage (par ex. Véhicules téléguidés, logistique) • Intelligence distribuée avec des Modules autonomes • Re-utilisation des modules technologiques

31. Résumé:Comparaison WLAN Public / Industrial WLAN

32. Résumé:Comparaison WLAN Public / Industrial WLAN Résumé

33. Reliable Reliable Secure Secure Robust Robust The Industrial Wireless LAN is only available from SIEMENS Our comprehensive service is on the way IWLAN from SIMATIC NET: Reliable, robust, secure