引言

無線網(wǎng)絡(luò),，顧名思義是利用無線電波而非線纜來實現(xiàn)與計算機設(shè)備位置無關(guān)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),，是現(xiàn)代數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)發(fā)展的一個重要方向,。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù),、無線技術(shù)以及智能傳感器技術(shù)的相互滲透,、結(jié)合，產(chǎn)生了基于無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的全新概念,。這種基于無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器,，使得產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)能夠通過無線鏈路直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、發(fā)布和共享,。無線通訊技術(shù)能夠在工廠環(huán)境下,，為各種智能現(xiàn)場設(shè)備、移動機器人以及各種自動化設(shè)備之間的通訊提供高帶寬的無線數(shù)據(jù)鏈路和靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu),，在一些特殊環(huán)境下有效地彌補了有線網(wǎng)絡(luò)的不足,，進一步完善了產(chǎn)業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的通訊性能。

應(yīng)用

目前,，在產(chǎn)業(yè)自動化領(lǐng)域中無線通訊技術(shù)協(xié)議主要是：對于可用于現(xiàn)場設(shè)備層的無線短程網(wǎng),，采用的主流協(xié)議是IEEE 802.15.4（ZigBee）；對于大數(shù)據(jù)容量的短程無線通訊,，則是IEEE 802.15.3,；而對于適應(yīng)較大傳輸覆蓋面和較大信息傳輸量的無線局域網(wǎng)，采用的是IEEE 802.11系列,。其中應(yīng)用的重點是無線短程網(wǎng)和無線局域網(wǎng)。

無線短程網(wǎng) （傳感器網(wǎng)絡(luò)Sensor Networks）

現(xiàn)場設(shè)備層無線通訊迅速進進工控領(lǐng)域,，其中一個突破口是現(xiàn)場總線和無線通訊技術(shù)的結(jié)合,。以Zigbee網(wǎng)絡(luò)為例，其特點是：1）功耗低：由于工作周期較短,、收發(fā)信息功耗較低且采用休眠模式,。2）數(shù)據(jù)傳輸可靠性高：采用了碰撞避免機制，同時為需要固定帶寬的通訊業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時隙,，避免了發(fā)送數(shù)據(jù)時的競爭和沖突,。3）網(wǎng)絡(luò)容量大：一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)可以容納最多65536個從設(shè)備和一個主設(shè)備，一個區(qū)域內(nèi)可以同時存在最多100個Zigbee網(wǎng)絡(luò),。4）時延�,。横槍�時延敏感的應(yīng)用做了優(yōu)化，通訊時延和休眠狀態(tài)激活的時延都非常短,。設(shè)備搜索時延典型值為30ms,，休眠激活時延典型值為15ms，活動設(shè)備信道接進時延為15ms,。5）兼容性：與現(xiàn)有的控制網(wǎng)絡(luò)標準無縫集成,。通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（Coordinator）自動建立網(wǎng)絡(luò)，采用CSMA-CA方式進行信道存取,。為了可靠傳遞,，提供全握手協(xié)議,。6）安全性：Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，加密算法采用AES-128,，同時各個應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。7）實現(xiàn)本錢低：模塊的初始本錢較低,。

典型的產(chǎn)品和應(yīng)用為：2004年Honeywell推出的基于ZigBee無線傳輸協(xié)議的無線變送器XYR 5000系列,；OMRON的無線鏈接Device Net現(xiàn)場總線主站W(wǎng)D30-ME和從站W(wǎng)D30-SE； 德國schild knecht公司推出的無線Profibus-DP產(chǎn)品DE 3000系列,；ABB在瑞典的Boliden加工廠利用Ember的無線技術(shù)進行的無線通訊評估試驗,。

無線局域網(wǎng)（Wireless LAN）

自從1977年第一個民用網(wǎng)系統(tǒng)ARCnet投進運行以來，有線局域網(wǎng)以其廣泛的適用性和技術(shù)價格方面的上風(fēng),，獲得了成功并得到了迅速發(fā)展,。然而，在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場,，一些產(chǎn)業(yè)環(huán)境禁止,、限制使用電纜或很難使用電纜，有線局域網(wǎng)很難發(fā)揮作用,，因此無線局域網(wǎng)技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用,。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無線局域網(wǎng)技術(shù)將在產(chǎn)業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來越大的作用,。在產(chǎn)業(yè)自動化領(lǐng)域,，有成千上萬的感應(yīng)器，檢測器,，計算機,，PLC，讀卡器等設(shè)備,，需要互相連接形成一個控制網(wǎng)絡(luò),，通常這些設(shè)備提供的通訊接口是RS-232或RS-485。無線局域網(wǎng)設(shè)備使用隔離型信號轉(zhuǎn)換器,，將產(chǎn)業(yè)設(shè)備的RS-232串口信號與無線局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡(luò)信號相互轉(zhuǎn)換,，符合無線局域網(wǎng)IEEE 802.11b和以太網(wǎng)絡(luò)IEEE 802.3標準，支持標準的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議,，有效的擴展了產(chǎn)業(yè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通訊能力,。

無線網(wǎng)通訊協(xié)議可采用IEEE802.3來實現(xiàn)點對點傳輸方式或采用IEEE802.11實現(xiàn)一點對多點傳輸方式，也可以在普通局域網(wǎng)基礎(chǔ)上通過無線Hub,、無線接進站,、無線網(wǎng)橋、無線Modem及無線網(wǎng)卡等來實現(xiàn),，其中現(xiàn)場以無線網(wǎng)卡使用最為普遍,。

利用無線局域網(wǎng)組建自動化產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò),，相比之下具有有線固定網(wǎng)絡(luò)無法相比的上風(fēng)：1）無線網(wǎng)絡(luò)拓撲更適合產(chǎn)業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用：支持RS-232產(chǎn)業(yè)設(shè)備點到點的連接。支持廣播的拓撲,，多個RS-232產(chǎn)業(yè)設(shè)備可組成對等網(wǎng)絡(luò),，相互通訊。（RS-232通訊協(xié)議無法支持多點通訊）,�,？蛻魴C/服務(wù)器的拓撲，每個RS-232產(chǎn)業(yè)設(shè)備都可以方便,、快捷的接進無線網(wǎng)絡(luò)中,，極大的進步了信息處理能力。2）無需布線,，省往了施工的麻煩：無線局域網(wǎng)利用無線電波傳輸數(shù)據(jù)信號,，適合于難于布線的環(huán)境中搭建數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場,，展設(shè)的線纜輕易受到頻繁的觸碰損壞,，無線網(wǎng)絡(luò)則保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性。3）覆蓋范圍廣：無線局域網(wǎng)在開放空間覆蓋半徑達550米,，室內(nèi)一般覆蓋半徑為300-400米,，通過室外無線設(shè)備傳輸間隔可以達到幾十公里。

現(xiàn)主要應(yīng)用在遠程視頻傳輸,、門禁/考勤治理系統(tǒng),、安防治理系統(tǒng)、生產(chǎn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)自動化,、電信/光纖網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控,、醫(yī)療/實驗儀器聯(lián)網(wǎng)自動化,、產(chǎn)業(yè)/流程聯(lián)網(wǎng)控管等領(lǐng)域,。

藍牙技術(shù)（Bluetooth）

藍牙是由東芝、愛立信,、IBM,、Intel和諾基亞于1998年5月共同提出的近間隔無線數(shù)字通訊的技術(shù)標準。自從提出該技術(shù)以來,，藍牙技術(shù)的發(fā)展異常迅速,。藍牙Bluetooth作為一種新的短間隔無線通訊技術(shù)標準，受到全世界越來越多產(chǎn)業(yè)界生產(chǎn)廠家和研究機構(gòu)的廣泛關(guān)注,。近年來,，世界上一些權(quán)威的標準化組織，也都在關(guān)注藍牙技術(shù)標準的制定和發(fā)展,。例如,，IEEE的標準化機構(gòu),，也已經(jīng)成立了802．15工作組，專門關(guān)注有關(guān)藍牙技術(shù)標準的兼容和未來的發(fā)展等題目,。IEEE 802．15．2 TG2是探討藍牙如何與IEEE 802．11b無線局域網(wǎng)技術(shù)共存的題目,；而IEEE 802．15．3 TG3則是研究未來藍牙技術(shù)向更高速率（如10-20Mbits/s）發(fā)展的題目。國內(nèi)的一些生產(chǎn)廠家與研究部分也預(yù)備開始組織藍牙技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā),。

藍牙是取代數(shù)據(jù)電纜的短間隔無線通訊技術(shù),，可以支持物體與物體之間的通訊，工作頻段是全球開放的2．4GHz頻段,，可以同時進行數(shù)據(jù)和語音傳輸,，傳輸速率可達到10Mb/s，使得在其范圍內(nèi)的各種信息化設(shè)備都能實現(xiàn)無縫資源共享,。 藍牙技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛而且極具潛力,。它可以應(yīng)用于無線設(shè)備（如PDA、手機,、智能電話,、無繩電話）、圖像處理設(shè)備（照相機,、打印機,、掃描儀）、安全產(chǎn)品（智能卡,、身份識別,、票據(jù)治理、安全檢查）,、消費娛樂（耳機,、MP3、游戲）,、汽車產(chǎn)品（GPS,、ABS、動力系統(tǒng),、安全氣袋）,、家用電器（電視機、電冰箱,、電烤箱,、微波爐、音響,、錄像機）,、醫(yī)療健身、建筑,、玩具等領(lǐng)域,。

發(fā)展方向

1）當前重要的發(fā)展方向是通訊協(xié)議的標準化,。如無線系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)的共存性（Co-existence），不同廠家設(shè)備的相互可操縱性以及系統(tǒng)之間的相互協(xié)作性,，這些都有賴于制定能被普遍接受的無線通訊協(xié)議,。

2）無線局域網(wǎng)今后的研究方向主要集中在安全性、可靠性,、能耗性,、移動周游、網(wǎng)絡(luò)治理以及與其它移動通訊系統(tǒng)之間的關(guān)系等題目上,。其發(fā)展方向有：更高的通訊速率,；研發(fā)智能天線進一步進步頻譜利用率，增加覆蓋范圍,；與Wimax （微波存取全球互通Worldwide Interoperability for Microwave Access）融合,，支持高速、移動接進,。

3）現(xiàn)場總線的無線傳輸?shù)目尚行哉�在評估,，無線通訊技術(shù)將會和現(xiàn)場總線技術(shù)更加緊密結(jié)合。

4）無線傳輸目前尚處在發(fā)展的早期階段,。無線技術(shù)首先會用在樓宇自動化,、自動抄表、事故響應(yīng),、設(shè)備監(jiān)控等領(lǐng)域得到應(yīng)用,。當前較適宜應(yīng)用的行業(yè)有：汽車制造、食品加工,、制藥和設(shè)備資產(chǎn)跟蹤等,。

5）由于工廠無線技術(shù)種類較多，技術(shù)特征差異比較大,，無線通訊只是現(xiàn)有有線通訊系統(tǒng)的一種發(fā)展和重要補充,，決非一種替換，產(chǎn)業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)將向有線和無線相結(jié)合方向發(fā)展,。

近年來,，以太網(wǎng),、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已越來越廣泛的應(yīng)用于自動化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,，取代傳統(tǒng)的串口通訊將成為自動化系統(tǒng)通訊的主流。無線局域網(wǎng)技術(shù)在產(chǎn)業(yè)控制中的應(yīng)用,，主要包括數(shù)據(jù)采集,、視頻監(jiān)控等，幫助用戶實現(xiàn)移動設(shè)備與固定網(wǎng)絡(luò)的通訊或移動設(shè)備之間的通訊,，且堅固,、可靠,、安全。它適用于各種產(chǎn)業(yè)環(huán)境,，即使在極惡劣的情況下也能夠保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性,。在設(shè)備層則將現(xiàn)場感應(yīng)器、檢測器,、PLC,、讀卡器或其他設(shè)備，互相連接形成一個無線傳感器控制網(wǎng)絡(luò),，作為信息系統(tǒng)內(nèi)治理收集數(shù)據(jù)的工具�,，F(xiàn)在終極用戶和系統(tǒng)集成商都對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)表現(xiàn)出了越發(fā)濃郁的愛好。工廠無線通訊的發(fā)展遠景看好,，國內(nèi)業(yè)界應(yīng)該更緊密地關(guān)注該項技術(shù),。

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