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자동화 부문 모바일 애플리케이션을 위한 산업용 WLAN 솔루션

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무선 네트워크가 점점 더 대중화되고 있다. 이는 플랜트의 설치와 운용 상의 비용을 절감시키는 동시에, 고도의 유연성을 허용해 준다. < 편집자 주>
글: Mark Freeman
Siemens Automation & Drives, Product Manager
실시간 및 결정적 통신은 산업용 애플리케이션 세계에서 높은 중요성을 지닌다. 많은 솔루션들이 고속화된, 주기적 절차를 기반으로 하고 있다. 또한 물류 내지 운송 등과 같은 영역에서는, 100ms 미만의 응답시간에 대한 수요가 나타나고 있다. 이러한 요인들은 네트워크 인터페이스 간의 데이터 교환의 신뢰성과 속도에 영향을 끼치며, 이는 엄격히 한정된 수준의 응답시간에 부합되어야 한다.
오피스 세계와 IT-분야의 고전적인 기술은 이러한 요구들을 사전에 충족하지 못하며, 그 중 많은 경우에서, 이들은 개조 내지 적용과정 없이는 구현될 수 없다. Wireless LAN을 사용한 데이터 전송의 경우도 마찬가지다. 산업용 WLAN은 모바일 WLAN의 ‘데이터 예약’ 및 ‘전달 메커니즘’ 특성을 사용함으로써 그 요건들을 충족하고 있다.
무선 네트워크의 활용
무선 네트워크가 점점 더 대중화되고 있다. 이는 플랜트의 설치와 운용 상의 비용을 절감시키는 동시에, 고도의 유연성을 허용해 준다. 따라서 이들 무선 네트워크는 다음과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다.
– 제조 및 공정 자동화
– 식품•음료
– 물류/자동창고
– 운송(철도/도로)
– 크레인 및 트랙 관련 애플리케이션
통신 네트워크와의 무선 연결이 없다면, 이동 장비가 딸린 수많은 애플리케이션들은 실행이 불가능하거나, 실행되더라도 그 효율성이 크게 미치지 못한다. 손상되거나 파손될 우려가 있는 드래그 체인(Drag Chain)과 슬립 링(Slip Rings)은 이제는 더 이상 필요하지 않다. 데이터 통신에 연결된 이동 차량들은 수정이 곤란한 고정 트랙에 더 이상 제약을 받지 않는다.
무선 네트워크에서, 데이터 생산 및 서비스는 사내 어디서든 실질적인 사용이 가능하다. 이는 요청 및 수정이 동시에 이루어질 수 있다. 커미셔닝 중에 엔지니어는 플랜트 전체에 영향을 미치는 작동을 현장에서 직접 관찰할 수 있다.
신뢰성
산업용 애플리케이션에서 운용상의 신뢰성은 특히 중요하다. 이는 실시간 지원(전송 시간 보장) 및 결정적(Deterministic) 특성(예측 가능한 데이터 전송)에 대해 메커니즘을 제공하는 극히 신뢰성 있는 제품 사용을 요구한다. 즉 PLC와 같은 장치들은 자신의 데이터를 위기 상황에서도 신뢰성 있게 전송할 수 있다. IEEE 802.11에서 제시한 무선 표준(Wi-Fi 검인이 관련된 것)은 단지 제한된 옵션만을 제공한다.
IEEE 802.11 표준의 방법론은 산업용 애플리케이션의 최적화를 위한 훌륭한 기초로 선택될 수 있다. 이것은 산업용 무선 랜의 산업용 사양(I-features)들로 달성될 수 있으며, 이들 특질들은 IEEE 802.11의 확장을 대표하며, 완전한 호환이 가능하다. 즉 IEEE 802.11을 준수하고 있는(또한 가령 Wi-Fi 검인을 필한) 장치는 산업용 무선 랜 무선 셀(Radio Cell)에서 사용될 수 있다.
신뢰성 있는 제품 사용과는 별도로, 운용 신뢰성 또한 무선 링크를 최적으로 기획 및 설치함으로 달성할 수 있다. 무선 네트워크의 현장 강도를 측정 보고함으로써, 고객은 심각한 장애에서도 안심하고 작업을 할 수 있다. 대형 금속 컨테이너를 운반하는 이동형 지게차가 무선 링크를 변경시키는 반사 및 음영을 야기할 때에 대비해서도 적절한 예산이 확보되어야 한다.
견고한 구조
‘신뢰성’과는 별도로, 견고한 구조는 산업부문 고객들의 최대 요구사항이다. 이러한 사항은 방진 및 방수 효과가 요구되는 외장에 반영된다. 그 결과, 장치들은 별도의 배전반 (스위칭 캐비닛)없이 중앙에서 설정되기에, 최대의 유연성을 발휘할 수 있다. 그러나 설치 유연성은 더 한층 중요한 측면을 지니고 있다.
경우에 따라 가장 간단한 설치 지점이(가령 배전반과 같은 위치) 무선 통신 분야에는 때로 이상적인 위치가 아닐 수도 있다. 이를 간략히 설명하자면, 배전반 기능들은 패러데이 상자(Faraday Cage) 내지 라디오 파장 차단 기능을 선호한다. 배전반 덮개 위에 원거리 안테나를 설치하는 것이 가능하기는 해도, 안테나와 장치를 연결하는 동축 케이블의 소중한 출력 전력을 약화시킨다는 것을 명심해야 한다.
무선 전송의 관점에서 이상적인 위치가 선택될 수 있고, 또한 제품과 함께 공급되는 안테나를 사용할 수 있기 때문에, 동축 케이블이 별도의 안테나를 필요로 하지 않을 경우에는 해당되지 않는다.
데이터 보안
보안의 등급에 관한 문제는 흔히 회사의 보안 정책에 따라 좌우된다. 이 경우, 무선 링크 상의 데이터 전송이 지향성 안테나를 사용하여 추적•탐지될 수 있기 때문에, 전송 데이터의 암호화가 중요하다. 그러나, 단순히 데이터를 암호화한다고 충분한 것은 아니다. 임의의 데이터 전송이 이루어지기 전에, 올바른 파트너가 통신에 참여하고 있는지 확인할 필요가 있다. ‘사용자가 누구인가?’의 문제는 적절한 권한부여 프로토콜로 취급된다. 이러한 물음이 명확해짐과 동시에, ‘나에게 허용된 것은 무엇인가?’(권한부여)의 질문이 결정될 수 있다.
어떠한 형태의 보안조치가 취해지던, 사용되는 제품이 표준화되어 있을 뿐 아니라, 소유권 설정된 절차를 포함하지 않는 것이 중요하다. 보안 솔루션의 지명도가 높을수록, 해커들은 더욱 빠르게 루프 상의 가능한 맹점들을 발견해낼 것이다. 개방형 표준은 투자를 보호하고 (서로 다른 제조사들 간의 상호운용성), 고도의 데이터 보안을 가능케 한다.
다른 제조사들(가령 Cisco’s LEAP 프로토콜)과는 대조적으로, 산업용 무선 랜은 IEEE의 표준 및 WECA(가령, PA)의 규격에서 정확하게 정의된 메커니즘만을 사용한다.
산업용 무선 랜(Industrial Wireless LAN)
산업용 무선 랜은 IEEE 802.11 표준에 따라서 데이터 통신뿐만 아니라 산업부문 고객들에게 특별히 유용한 광범위한 확장성(산업용 사양)을 제공한다.
I-Features(Industry Features)
무선 통신이 생산 및 제조분야 산업에서 사용된다면, 무선 채널의 신뢰성은 가장 중요한 이슈가 될 것이다. 소비자 환경에 비하면, 기계 다운타임이 고비용을 수반한다. 운용 신뢰성을 향상시키기 위해, 산업용 무선 랜(Industrial Wireless LAN) 제품들은 부가 기능을 제공할 수 있다.
안테나 다양성 – 2개의 안테나에 의한 운용
무선 통신이 플랜트의 생산 부문에서 사용된다면, 다양한 안테나들이 사용되어야 한다. 이러한 기술을 사용하면, 반사 및 다중경로 수신 등으로 전파에 방해를 줄 수 있는 ‘어려운’ 환경에서 상당히 신뢰성 있는 무선 링크를 달성하는 일이 가능하다.
하나의 무선 카드에 대해 두 개의 안테나를 사용할 수 있기 때문에, 다양한 안테나를 사용할 때 인식을 용이하게 한다. 이로써, 수신자는 두 가지 상이한 안테나들의 정보를 평가하고, 수신 중에 보다 적극적으로 안테나를 선택할 수 있다. 전송 시에 다양성 기능은 일정한 횟수의 시도가 실패한 연후에는 자동적으로 다른 안테나를 선택한다.
무선 채널(Wireless Channel) 모니터링
IEEE 802.11 표준에서, 무선 링크의 품질을 모니터링 하는 일이 필요하다. 이 요소는 신뢰성에 막대한 영향을 미친다. 모바일 장치가 기계의 진단 내지 모니터링에 사용될 경우(비교적 느린 공정에서), 이 장치가 여전히 작업 수행이 가능한 지 여부를 관리수준에서 인지하는 것이 중요하다.
만일 가령, 그림 1에 제시된 바와 같이 Internet Pad MOBIC은 무선 접촉을 잃어버리면, 관리 수준의 제어장치는 이에 대해 정보를 공급하고 공정 제어를 수행할 수 있다. 이 상태는 무선 채널의 감도가 저하되어 신호가 불량하거나, 혹은 클라이언트가 셀로부터 단순히 벗어나서(그림 1에서 이는 지점 B임) 더 이상 원격 접촉을 하지 않을 때 발생한다. 그러면 이 액세스 포인트는 네트워크 관리 시스템 또는 Email로 SNMP를 전송한다. 또한 클라이언트의 상태를 주기적으로 추적하기 위해 컨트롤러에서 소프트웨어 블록이 사용된다. 산업용 무선랜에서, 이들 2가지 방법은 무선 채널의 모니터링 실행을 가능하게 하는 데 유용하다.
링크 점검
링크 점검이 실행될 때 어떠한 통신도 연결되지 않는다면, 프레임들은 선택된 시간 주기에 따라 노드에 전송되어 무선 네트워크에서 통신이 실행되고 있는지를 점검한다. 이 방법은 약간의 성능 감소가 있지만, 고도의 운용 신뢰성을 제공한다.
IP-Alive
IP-alive는 자동화 엔지니어링 환경에서 특히 보편적인 주기적 통신 연결들을 모니터링 한다. 선택된 IP 연결 상황에서, 모니터링 기능은 패킷들이 주기적으로 지정된 시간에 실제로 교환되는지를 점검한다. 패킷들이 소실되면, 링크 점검 메커니즘(에러 LED, 로그 파일, E-mail, SNMP trap)과 같은 다양한 방법으로 에러가 보고된다. 사용자는 상황에 적절한 보고 방법을 구성할 수 있다.
결정론적(deterministic), Real-Time
IEEE 802.11에 따라 실행되는 무선 랜은 사무실 및 가정 환경의 수 많은 애플리케이션을 대표하는 것으로 사용될 수 있는 강력한 무선 연결을 제공한다. 불행히도 이 표준은 실시간 및 결정론적 요건을 지닌 애플리케이션을 지원하지는 않는다. IEEE 802.11 표준에 따른 무선 랜은 모든 스테이션들이 공용 매체로의 액세스를 공유해야 하는 ‘공유 매체’이다. 액세스가 제어되는 동안, 이는 완벽히 예측 가능하지 않다.
아이씨엔 매거진 2006년 10월호

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샤오미, 스마트홈 신제품에 실리콘랩스 블루투스 메시 기술 채택

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실리콘랩스의 무선 게코, 샤오미의 Mi 에코시스템 파트너 네트워크에 유연한 개발 플랫폼 제공

샤오미(Xiaomi)가 실리콘랩스(Silicon Labs , 지사장 백운달)의 블루투스 메시 네트워킹 기술을 적용한 스마트홈 신제품을 선보인다. 샤오미 Mi 에코시스템 파트너들이 출시하는 이번 신제품에는 스마트 LED 전구, 양초 모양 전구, 다운라이트, 스포트라이트가 포함된다. 인공지능(AI) 음성 비서 샤오아이(XiaoAi) 스마트 알람 시계는 음성 명령을 통해 스마트 블루투스 메시 조명을 제어하기 위한 게이트웨이로서 동작한다.

샤오미, 스마트홈 신제품에 실리콘랩스의 블루투스 메시 기술 채택

샤오미, 스마트홈 신제품에 실리콘랩스의 블루투스 메시 기술 채택

샤오미의 얀루 장(Yanlu Zhang) IoT 플랫폼 담당 연구개발(RD) 이사는 “실리콘랩스는 중국 시장에서 Mi 에코시스템 파트너들에게 동급 최고의 무선 하드웨어 및 소프트웨어, 개발툴, 로컬 엔지니어링 지원을 제공하는 훌륭한 기술 파트너”라며 “실리콘랩스의 무선 게코(Wireless Gecko) 플랫폼은 우리의 에코시스템 파트너들이 스마트 제품 설계를 간소화하고 제품 출시를 가속화하는데 필요한 커넥티비티 옵션과 설계 유연성, 사용편의성, 그리고 보안성을 제공한다”고 말했다.

새로운 샤오미 스마트홈 제품은 실리콘랩스의 블루투스 메시 프로토콜 스택을 구동하는 EFR32BG 무선 게코 시스템온칩(SoC)을 사용한다. 무선 게코 SoC는 샤오미 애플리케이션이 필요로 하는 고출력 송신 전력과 +125oC의 동작 온도 범위 등 우수한 기능과 능력들을 최적의 상태로 조합하고 있다.

실리콘랩스의 매트 존슨(Matt Johnson) 수석 부사장겸 IoT 제품 총괄 매니저는 “우리는 빠르게 성장하고 있는 중국 스마트홈 시장에서 블루투스 메시 네트워크가 점점 더 확대되고 있음을 확인하고 있다. 샤오미는 메시 네트워크를 지원하는 스마트홈 제품의 대대적인 출하를 통해 이 다재다능하고 유비쿼터스한 무선 기술의 더욱 광범위한 채택을 이끌고 있다”며, “우리는 실리콘랩스의 게코 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼을 활용하는 미래의 제품에 대해서도 샤오미 및 Mi 에코시스템 개발자들과 협력하기를 기대한다”고 말했다.

오윤경 기자 news@icnweb.co.kr

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Siemens and Aruba, strategic partnership for integrated networks

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Partnership to bridge Operational Technology (OT) and Information Technology (IT) networks

Siemens and Aruba, a Hewlett Packard Enterprise company, has announced a strategic partnership focused on bridging the Operational Technology (OT) and Information Technology (IT) worlds. Based on the complementary portfolios, Siemens and Aruba are able to support customers with highly reliable, secure and insightful data networks enabling high plant and network availability. Customers benefit from integrated networks with proven interoperability from factory floors to corporate offices based on Siemens’ expertise as a leading provider of industrial Ethernet network components and Aruba’s as a leader in wired and wireless LAN infrastructure.

Digitalization, Industrie 4.0 and Industrial IoT are raising new challenges because now data increasingly must traverse the boundary separating OT and IT. Typically, deterministic, industrial OT networks are not coupled tightly with enterprise IT networks. This results in gaps in data and device visibility, application assurance, availability, and security. Bridging that divide requires deep expertise in both worlds and knowledge of the respective operational and security requirements. In the IT world, cybersecurity and trustworthy data are top priorities, whereas in the OT world, plant availability and manufacturing output targets are most important.

Siemens and Aruba bridge this divide based on their deep and complementary expertise in OT and IT. By providing integrated networks with tested interoperability and documented in validated reference designs, the two companies help to ensure that integrated OT/IT systems can be installed rapidly with ease, operated more securely, and supported more efficiently.

Klaus Helmrich, Member of the Management Board at Siemens AG, said: “The cooperation between Siemens and Aruba is an important step to complement our industrial networks offering, which is one of the pillars of the Digital Enterprise, with the additional IT offering from Aruba. Customers will benefit from futureproof, integrated communication networks ensuring availability and security.”

Keerti Melkote, President and Co-Founder at Aruba, a Hewlett Packard Enterprise company, said: “Working together for nearly three years, Siemens and Aruba have addressed the OT/IT divide thru technology integration, backed by validated reference designs. The resulting solutions are ideal for a variety of industrial applications, and are backed by both Siemens’ and Aruba’s support teams.”

Siemens and Aruba Typical Reference Architecture

Siemens and Aruba Typical Reference Architecture

The solutions include wired and wireless networking products and related software that can be implemented via several channels including the companies’ extensive partner networks with direct access to their engineering and support experts. Aruba and Siemens can address customer requirements spanning pre-sales consulting and engineering, professional services (including project management, commissioning, factory acceptance testing, and design engineering), managed operations and maintenance services, and after-sales support.

The solutions help ensure network security that spans both the IT and OT worlds; for example, Aruba’s 360 Secure Fabric for IT networks can be combined with Siemens’ “Defense in Depth” OT security concept. Since customers’ security needs vary, especially in older legacy deployments, Aruba and Siemens will also tailor security solutions to address specific customer requirements.

Heineken, one of the biggest brewing companies in the world, relies on an integrated OT/IT solution from Aruba and Siemens for its Heineken Nederland Supply Brewery ‘s-Hertogenbosch. “To run efficiently and stave off cybersecurity threats we need uniform visibility and security across our OT and IT,” said Henk van den Scheun, Manager Engineering. “Working with Siemens and Aruba we have achieved our objective with a solution that went in very smoothly and has been highly reliable ever since.”

About Siemens
Siemens AG (Berlin and Munich) is a global technology powerhouse that has stood for engineering excellence, innovation, quality, reliability and internationality for more than 170 years. The company is active around the globe, focusing on the areas of electrification, automation and digitalization. One of the largest producers of energy-efficient, resource-saving technologies, Siemens is a leading supplier of efficient power generation and power transmission solutions and a pioneer in infrastructure solutions as well as automation, drive and software solutions for industry. With its publicly listed subsidiary Siemens Healthineers AG, the company is also a leading provider of medical imaging equipment – such as computed tomography and magnetic resonance imaging systems – and a leader in laboratory diagnostics as well as clinical IT. In fiscal 2018, which ended on September 30, 2018, Siemens generated revenue of €83.0 billion and net income of €6.1 billion. At the end of September 2018, the company had around 379,000 employees worldwide. Further information is available on the Internet at www.siemens.com.

About Aruba, a Hewlett Packard Enterprise company
Aruba, a Hewlett Packard Enterprise company, is a leading provider of next-generation networking solutions for enterprises of all sizes worldwide. The company delivers IT solutions that empower organizations to serve the latest generation of mobile-savvy users who rely on cloud-based business apps for every aspect of their work and personal lives. To learn more, visit Aruba at http://www.arubanetworks.com. For real-time news updates follow Aruba on Twitter and Facebook, and for the latest technical discussions on mobility and Aruba products visit Airheads Social at http://community.arubanetworks.com.

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힐셔, 산업용사물인터넷 지원 netIOT 활용방안 제시

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산업용 통신 솔루션 선두업체인 힐셔(Hilscher Gesellschaft für Systemautomation mbH)는 11월 2일(금), 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 기자 간담회를 개최하여 힐셔의 혁신적인 netIOT 전략 및 netIOT 인터페이스의 다양한 솔루션을 활용한 IoT 기술 활성화 방안에 대해 소개하는 자리를 가졌다.

힐셔 netIOT

netIOT

힐셔 프로덕트 매니저인 크리스토프 훙어(Christof Hunger)는 “IoT 시장이 성장함에 따라 설비 제조업체들은 필드 디바이스의 정보를 기반으로 예방적 유지보수, 상태 모니터링과 같은 새로운 클라우드 기반의 부가가치 서비스를 구현하고자 한다”며 “힐셔는 디바이스 제조업체들이 힐셔의 netIOT 인터페이스 솔루션을 이용해서 산업용 이더넷, 트랜스페어런트 이더넷(Transparent Ethernet)과 함께 OPC UA 서버 및 MQTT 클라이언트 기능을 쉽게 추가할 수 있도록 더욱 집중하였고, 힐셔 솔루션을 통해 고객들이 스마트 팩토리를 구축하는데 도움이 되길 바란다.” 라고 말했다.

인더스트리 4.0과 IIoT는 4차 산업혁명으로 센서에서 클라우드까지 지속적인 통신을 요구한다. 힐셔는 이를 산업용 클라우드 통신이라 칭하고 고객들이 Industry 4.0, 스마트팩토리 및 IoT를 구현하도록 돕기 위해서 힐셔 netIOT 제품군이라는 솔루션을 구축하고, 지속적으로 프로모션을 진행하고 있다. netIOT는 netIOT 서비스(Service), netIOT 엣지(Edge), netIOT 인터페이스(Interface)와 같이 총 3개의 영역으로 구분된다. 특히 netIOT 인터페이스는 IoT 기능을 갖는 netX기반의 통신제품으로 netIC IOT와 같은 모듈형 제품을 생산 및 공급하고 있다.

힐셔 넷프록시

netPROXY

 

netIC IOT는 필드 디바이스용 지능형 멀티 프로토콜 모듈로 하나의 하드웨어만으로 모든 Real-Time Ethernet 슬레이브 프로토콜을 지원한다. OEM 고객들은 엔지니어링 툴을 이용하여 고객 어플리케이션 소프트웨어에서 한번만 개발하면 되는 고객 디바이스용 프로토콜 독립형 객체 모델을 생성한다. 네트워크 프로토콜 변경은 툴 내에서 ‘Build Process’를 통해 전적으로 진행되기 때문에 어플리케이션에 필요한 네트워크 별 조정이 없으며 OEM은 정확히 하나의 하드웨어와 소프트웨어 설계로 진정한 멀티 프로토콜 디바이스를 구현할 수 있다.

힐셔코리아 원일민 지사장은 “스마트 팩토리의 구축에 있어 가장 중요한 포인트는 IT영역과 OT영역의 연결에 있다”고 언급하며, “힐셔는 netIOT를 통해 시스템 설치시 발생할 수 있는 리스크를 최소화시킬 수 있게 하고자 한다. 기존OT영역의 사용자들이 IT영역으로 데이터를 전송하거나 클라우드에 연결함에 있어서 사용자의 실수나 의도치 않은 수고를 덜어줄 수 있는 제품과 서비스를 지원하고 있어 시스템 설계나 설치시 발생할 수 있는 오류나 리스크를 최소화 시켜준다”고 덧붙혔다.

힐셔 netIOT 제품에 대한 자세한 설명은 홈페이지 https://www.hilscher.com/products/product-groups/industrial-internet-industry-40/ 에서 확인할 수 있다.

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