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无线HART可靠的协议

Wireless HART协议构筑在IEEE802.15.4无线平台上,工作频率为专用于工业、科技和医疗(ISM)应用的,无需许可证的24GHz宽带信道,该频率采用DSSS直接序列扩频技术和FHSS跳频扩频技术来保证安全和可靠性,并采用时分多址(TDMA)的同步、隐式报文控制通信技术进行网络设备通信。它强制规定所有的兼容设备必须支持可互操作性,不同供应商提供的Wireless HART设备无需进行系统操作就能实现互换,即连即用。WirelossHART向后兼容现有的HART设备和应用,传统的HART应用,无需进行任何软件升级,都可以利用Wireless HART协议。该协议已成为IEC62591国际标准。    

时间同步网状网络协议(TSMP

无线HART采用网状网络拓扑结构。网状网络的每一个装置都可为其它装置的报文提供路由功能。换句话说,一个装置无需直接与网关通信而只需将其发送的报文传递到最近的下一个装置。这样就扩展了网络范围,并增加了冗余通信路由能力,最终增强了网络可靠性。为了保证冗余路由途径保持开放和畅路,报文将持续在冗余路径之间进行切换选择。就如Internet技术中那样,如果一条报文无法通过某一路由到达目的地,它将自动重新路由到一条正确的冗余路径上,而且数据不会丢失。因此,WirelessHART网状网络具有自组织和自愈特性,即动态组网功能。    

Wireless HART真正的优势是时间同步网状网络协议(TSMP),该协议提供冗余技术和保证在时间、频率以及空间上不会中断,从而确保即使在极其恶劣的无线环境中也具有很高的可靠性。TSMP也提供自组织、自愈网状网络路由所需的智能功能。其结果是可以构筑一个短程(厂内50100m)无线网络,该网络无需专门技术安装容易,能够自动适应环境的各种变化,并能按需进行扩展。

TSMP的时间同步通信、跳频、节点自动加入和网络自动构建、全冗余网状网络路由、以及安全报文传送等5项技术是确保端一端网络可靠性,安装简便和提高电源效率的关键。    

使用时间同步通信,网络中的每台设备都支持精准的时间概念,这样就能与相邻设备保持同步。为了避免产生碰撞,提高电源效率和完成可扩展的通信,所有设备一设备的通信都应该在一个预调度窗口(长度为10ms)内产生。除按时间调度传送外,TSMP也会根据不同的频率调度产生每次传送,如图1所示。这样就极大地提高了有效带宽,同时也有效地减少了电源的消耗,使得设备使用小容量电池就能维持运行几年。    

TSMP网络的主要优点是它的自组织能力。由于实现了“全网状网络”拓扑结构,使得每台设备都具有多条冗余通信路径。网络中不存在减化功能或没有路由的节点。全网状网络拓扑结构具有自组织和自愈特性,在环境发生变化的情况下,仍然能使网络维持长期的,不许干预的可靠性和预测性。    

每台设备都具有发现相邻设备、测量RF信号强度、采集同步和跳频信息的智能功能,从而能构建或断开与相邻设备的链接。每个网络都由唯一的ID地址定义,然后与节点一起绑定至网络。这就使得多个网络能够同时存在,无需分享数据或出错路由的报文。

 

 

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