Integrowanie bezprzewodowej sieci WLAN z istniejącą siecią przewodową LAN

Bezprzewodowe sieci lokalne (WLAN) stają się coraz bardziej powszechne, dzięki czemu będą wykorzystywane do niezbędnych modernizacji istniejących sieci przewodowych. Użytkownicy tych ostatnich powinni się więc przygotować do nadchodzących zmian.
Podczas opracowywania podstawowej platformy do wymiany przewodowej sieci sygnałowej niskiego napięcia na wersję bezprzewodową pojawiają się zawsze elementy wspólne dla tego rodzaju przedsięwzięć. Gdy zostaną one dobrze zidentyfikowane, projekt nowej sieci może ulec znacznemu uproszczeniu. Sprawdza się to w przypadku większości tego typu działań.
Złożona sieć jest zawsze segmentowana według pewnych kryteriów, takich jak: dział firmy, obszar procesu technologicznego, prawa dostępu czy każdy inny parametr, którego potrzebuje administrator tej sieci do prawidłowego nią zarządzania i do jej zabezpieczania. A ponieważ bezprzewodowe sieci lokalne (Wireless Local Area Networks – WLAN) stają się coraz bardziej powszechne, to jest niemal pewne, że konieczne rozszerzenia istniejących już sieci przewodowych będzie się dokonywało albo przez dołączanie do nich sekwencji WLAN, albo przez ich całkowitą wymianę na wersję WLAN.
Wystarczy policzyć
Różnica kosztów wdrożenia sieci WLAN i utrzymywania istniejących rozwiązań przewodowych świadczy bez wątpienia na korzyść WLAN. Nie mówimy tu tylko o początkowych wydatkach inwestycyjnych, chociaż i w ich przypadku oszczędności są znaczne. Chodzi także o koszty długookresowej eksploatacji i utrzymania oraz wysokości zwrotu z inwestycji. Jak wykazałem w amerykańskim wydaniu Control Engineering z lutego 2015 r., wydatki inwestycyjne na instalację i uruchomienie sieci WLAN mogą być nawet o blisko 80% mniejsze niż na porównywalną opcję przewodową. W dodatku ta ostatnia zapewnia proste połączenia typu punkt-punkt (point-to-point), natomiast sieć WLAN obejmuje swoim zasięgiem rozległy obszar, tak więc jej zalety szybko się sumują.
W ramach oszczędności kosztów, dzięki eliminowaniu fizycznego medium i prac wymaganych do wykonania instalacji przewodowej, możemy otrzymać prawie natychmiastowy zwrot z inwestycji (Return On Investment – ROI). W opisywanej przeze mnie w lutym ub. roku inwestycji okazało się, że za cenę połączenia jednoprzewodowego można by zainstalować aż sześć połączeń sieci WLAN, o większej przepustowości i zasięgu! Gdy dodamy do tego koszty utrzymania oraz napraw systemów przewodowych – a te mogą być znaczne – i następnie porównamy minimalne koszty prostej wymiany punktu dostępowego, dostrzeżemy kolejną korzyść ekonomiczną z zainstalowania sieci WLAN. Chodzi o czas instalacji: we wspomnianym przykładzie wyniósł on dla opcji bezprzewodowej dwa dni, natomiast system przewodowy wymagał aż dwóch tygodni, wraz z jego uruchomieniem!
Już same te czynniki przemawiają na korzyść użyteczności i zalet sieci bezprzewodowych WLAN. Oczywiście nadal istnieje wielu zwolenników rozwiązań przewodowych, bardzo przywiązanych do swoich kabli, routerów i przełączników sieciowych. Nie twierdzę, że systemy te szybko wyjdą z użycia. Ciągle jest i będzie dla nich miejsce, szczególnie tych opartych na światłowodach. Zawsze będą istniały sieci z przewodami o żyłach miedzianych, służące bardzo specyficznym celom, których wymiana nie spowodowałaby zwrotu z inwestycji. Często jednak opcja WLAN okazuje się jedyną alternatywą, ponieważ przeprowadzenie przewodów i kabli oraz korytek kablowych pod ziemią czy za pomocą linii napowietrznych staje się niemożliwe lub wręcz zabronione. W takich warunkach wykonywało się zazwyczaj kilka bezprzewodowych połączeń mostkowych typu punkt–punkt. Te połączenia bezprzewodowe, chociaż o bardzo ograniczonej funkcjonalności, działają bardzo dobrze, podczas gdy połączenia przewodowe regularnie ulegają, lub już uległy, awariom.
Integracja krok po kroku
Rozważając zintegrowanie sieci bezprzewodowej WLAN z istniejącymi rozwiązaniami przewodowymi, zaleca się, aby rozpocząć od małych sieci. Nie ma to oczywiście żadnego związku z wymaganiami technologii, ponieważ sieci WLAN mogą teoretycznie być niemal tak duże, jak tylko potrzeba (granicą teoretyczną jest 2007 stacji klienckich na jeden punkt dostępowy). Rozpoczęcie integracji od małego segmentu WLAN pozwoli jednak administratorom i użytkownikom oswoić się z technologią bezprzewodową i złagodzi „szok” u osób opornych na nowości, przywiązanych do opcji przewodowych. Takie podejście zapewni edukację użytkowników dotyczącą możliwości nowej sieci.
W niektórych zakładowych działach będzie pewnie istniał ogólny opór przeciw wdrożeniu sieci bezprzewodowych WLAN, ale jednocześnie użytkownicy będą oczekiwali – jeśli nawet nie żądali! – wdrożenia rozwiązań bezprzewodowych, oferujących wszechobecność urządzeń mobilnych. W miejscu pracy, szczególnie w takich gałęziach przemysłu, o jakich często możecie Państwo czytać w naszym magazynie, wykorzystanie technologii bezprzewodowej znacznie rozszerzy możliwości monitoringu, zapewniając elastyczność i mobilność, wraz z nadzwyczajnymi oszczędnościami kosztów. Możliwość uzyskania przez mobilnego pracownika dostępu do danych lub ujrzenia realizacji procesów technologicznych na urządzeniu mobilnym, takim jak tablet czy smartfon, przełoży się z kolei na stopniowy wzrost wydajności załogi i produkcji. Jeśli doliczymy do tego oszczędności kosztów krótko- i długookresowych, słuszność zaadaptowania sieci bezprzewodowych WLAN w przemyśle przetwórczym trudno będzie podważyć.
Małe segmenty sieciowe umożliwiają administratorowi pracę w skali pilotażowej. Pierwszym krokiem powinien być przegląd urządzeń istniejącej sieci przewodowej. To określi, które z nich powinny pozostać połączone przewodowo. Istnieje kilka powodów dla pozostawienia danego urządzenia w opcji przewodowej. Dwa główne dotyczą sytuacji, w której nie jest ono przystosowane do komunikacji bezprzewodowej z powodu przestarzałej technologii albo ma zasadnicze znaczenie dla firmy i wymaga połączenia fizycznego ze względu na redundancję lub tolerancję błędów. Już pierwszy przegląd da administratorowi lub projektantowi pogląd na to, gdzie rozpocząć wymagane działania.
Po wykonaniu wszystkich przeglądów przychodzi pora na umieszczenie punktu dostępowego (punktów dostępowych) i zabezpieczenie sieci. W zależności od wielkości wymienianego segmentu istnieje kilka dostępnych opcji zabezpieczeń. Możliwe, że w przypadku dużej sieci przedsiębiorstwa serwer autoryzacji znajduje się już na miejscu, a baza danych użytkowników nie musi być odbudowana, co w bardzo dużym stopniu ułatwi uruchomienie sieci WLAN. Dla mniejszych sieci jest jednak prawdopodobne, że starszy sprzęt trzeba będzie wymienić na nowy, aby mógł pracować w wersji bezprzewodowej – ale istnieje wiele opcji, aby to zrealizować. Ponadto niewykluczone, że budżet przeznaczony na wymianę przewodowej sieci LAN będzie zawierał koszty wymiany sprzętu na nowy.
Oczywiście to jasne, że aby uzyskać 100% korzyści z nowej sieci WLAN, przeważnie zalecana jest wymiana przestarzałego sprzętu na nowy – stara technologia zwyczajnie spowolni pracę każdego użytkownika i będzie przeszkodą na drodze do modernizacji i rozszerzania sieci.
Kto zyska, a kto niekoniecznie
Wypada jeszcze dorzucić dwa słowa o czymś, co poruszam z pewną obawą. Otóż postęp jest bronią obosieczną. Niektórzy będą czerpać zyski z wdrożenia nowej technologii, ale znajdą się i tacy, którzy na tym stracą. W zależności od tego, w którym miejscu firmowego „łańcucha pokarmowego” sytuują się ci ostatni, mogą oni odczuwać większy lub mniejszy niepokój. Zaleca się więc, aby administrator sieci wykonał „pracę domową” i przygotował listę zawierającą wszystkie fakty dotyczące nowej technologii – przyda się na ewentualne (i burzliwe) narady, zwoływane w sprawie proponowanego wprowadzenia modernizacji.
Zazwyczaj największy niepokój budzą dwie kwestie: koszty i zabezpieczenie sieci.
Odnośnie pierwszej – księgowi, którzy wydają się dzierżyć władzę w przemyśle, stoją aktualnie po właściwej stronie w tym sporze: instalacja i eksploatacja rozwiązań bezprzewodowych po prostu kosztuje mniej.
Co do zabezpieczenia – grupa bardzo utalentowanych osób wykonała już sporo żmudnej roboty, aby uodpornić sieci WLAN na włamania i sprawić, że prawidłowo zabezpieczone są praktycznie nie do spenetrowania. Poza możliwym wyjątkiem fizycznego zniszczenia sprzętu lub zakłócania jego działania (analogicznie do przecięcia przewodów czy zniszczenia przełączników sieciowych lub routerów), sieci WLAN są ekstremalnie trwałe. Wersja analizowana we wspomnianym wcześniej ubiegłorocznym artykule działała bardzo dobrze nawet podczas ciężkiej zimy, gdy jeden z jej punktów został zasypany śniegiem. Włamanie do sieci WLAN jest ponadto ekstremalnie trudne – do ich zabezpieczania wykorzystuje się najnowsze i najlepsze techniki szyfrowania. Jak się okazuje, hakerzy odnieśli dotąd najwięcej sukcesów, wykorzystując techniki „zarządzania zasobami ludzkimi” oraz będąc pracownikami firm, w których dokonywali włamań. Szacuje się, że około 80% wszystkich włamań do sieci firmowych dokonali właśnie pracownicy tych firm. Rozwiązania WLAN są więc pod wieloma względami bardziej bezpieczne i odporne na włamania niż przewodowe.
Integracja sieci WLAN z istniejącymi sieciami przewodowymi nie jest trudna. Stanowi naturalny krok w kierunku bardziej złożonej technologii, udoskonalanej przez najtęższe umysły w biznesie. Tak naprawdę unowocześnienie sieci przez przekształcenie jej z przewodowej w bezprzewodową jest w większym stopniu sprawą zmiany przyzwyczajeń roboczych użytkowników niż radykalną zmianą technologiczną. Najostrzejsza krytyka i największy opór nadejdzie ze strony tych osób, które poświęciły swój czas i zainwestowały własne pieniądze w sprzęt przewodowy oraz instalację okablowania. Może się więc okazać, że np. protokół sieci przewodowej czyjegoś „ulubieńca” zostanie wyeliminowany lub zredukowany wraz z ewentualną likwidacją jego stanowiska pracy. Mając 30-letnie doświadczenie w branży przyrządów pomiarowych i sterowania, mogę stwierdzić, że gwałtowny opór przed wdrażaniem programowalnych sterowników logicznych PLC oraz przyrządów elektronicznych stawiali często ci, którzy „zjedli zęby” na przekaźnikach, lampach elektronowych i elektropneumatycznych przetwornikach pomiarowych 3 – 15 PSI (0,2 – 1 bar). Wszyscy wiemy jednak, jak to się skończyło. Przekaźniki nadal mają swoje miejsce w przemysłowych układach sterowania, a przewody i kable zawsze będą potrzebne w komunikacji danych. Nie powinniśmy się więc zbytnio niepokoić – jeśli nawet tylko przez krótki czas będziemy postępować według wskazówek specjalistów, zrozumiemy, że obsługa sieci WLAN nadal wymaga użycia znacznej liczby przewodów i kabli.
Na koniec jeszcze jedna uwaga, aczkolwiek ironiczna. Niektórzy administratorzy sieci i ich pracodawcy hołdują pewnemu uświęconemu tradycją zwyczajowi. Odwracają się oto od wszelkich kwestii otaczających modernizację, zrzucając je na zewnętrznego konsultanta lub wyspecjalizowanego wykonawcę. W efekcie odcinają się od ewentualnych negatywnych skutków realizacji inwestycji, a sami pozostają otoczeni… podziwem pracowników firmy.
Autor: Daniel E.Capano jest właścicielem i prezesem firmy Diversified Technical Services Inc. ze Stamford (Connecticut, USA), a także certyfikowanym administratorem sieci bezprzewodowych.
Tekst pochodzi z nr 5/2016 magazynu "Control Engineering". Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.