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1、第31卷第5期信息与控制Vol.31,No.52002年10月InformationandControlOct.,2002文章编号:100220411(2002)052396205现场级无线通信协议研究曾鹏于海斌王宏王天然(中国科学院沈阳自动化所沈阳110016)摘要:面对工业应用中对现场级无线通信的需求,本文以基于高速以太网的现场总线标准FFHSE为蓝本,结合无线以太网标准IEEE802.11b,构造了现场级无线通信协议栈.新的协议栈保持了基金会现场总线的通信模型,能够完成无线设备间的时间同步和实时通信
2、.X关键词:无线通信;现场总线;高速以太网中图分类号:TP273文献标识码:BRESEARCHONFIELDLEVELWIRELESSCOMMUNICATIONSPROTOCOLSZENGPengYUHai2binWANGHongWANGTian2ran(ShenyangInstituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences)Abstract:Accordingtothewirelesscommunicationsrequestsinvokedbysomeindust
3、rialapplications,weputforwardanewfieldlevelwirelesscommunicationsspecifications.ThenewprotocolsarebasedontheFFHSEspecificationsandintegratetheIEEE802.11bstandards.ThenewprotocolskeeptheFFcommunica2tionsmodel.Itcannotonlysynchronizethewirelessdevicesbutals
4、operformtherealtimecommunications.Keywords:wirelesscommunications,fieldbus,Ethernetwithhighspeed1概述(Introduction)②组网灵活、方便,同时又增加了现场设备的灵活性和可移动性.近年来,工业以太网的发展引起了工业控制界③适用范围更为广泛.对于一些远距离控制,的广泛的关注.随着交换式技术的出现和带宽的大采用无线技术可扩大控制范围、延长控制距离;对于幅提高,以太网已经成为企业级的主干网,并逐步进入控制领域
5、.目前,各个现场总线组织都制订了基于在一些不可预知的环境,尤其是不适于布线的强腐以太网的现场总线标准,以高速以太网作为网络主蚀恶劣环境,可以使用无线通信来完成对现场设备干的新一代控制网络的体系结构已经开始形成.的控制.虽然以太网具有带宽高、成本低、技术成熟、便现场总线基金会(FieldbusFoundation简称于维护等优点,但在组网时仍然需要布线.在工业控FF)是一个致力于开发统一现场总线标准的国际性制应用中,布线的成本有时会大大超过其他控制设组织,已经制订出FFH1、FFHSE(HighSpeed备
6、的成本,而且电缆的连接限制了现场设备的移动Ethernet)等总线标准.其中FFHSE就是在物理层和网络结构的重组.采用高速以太网作为传输媒介的高速现场总线标在基于以太网的现场总线基础上,使用无线网准.本文就以FFHSE通信协议栈为蓝本,研究设计络技术设计新的工业通信体系,是解决上述问题的现场级无线通信协议的一些问题.最佳方案.通过这种方式,控制网络在现场总线体系2无线以太网(WirelessEthernet)结构的基础上兼有了无线通信的优点.具体表现在:IEEE802标准委员会在1997年通过了第一个①
7、现场设备无需电缆即可与控制网络连接,减无线局域网的国际标准IEEE802.11.由于最初设少了系统的维护费用.X收稿日期:2002-02-20基金项目:国家863计划专项经费资助,中国科学院研究生科学与社会实践专项资助项目5期曾鹏等:现场级无线通信协议研究397计的速率1Mbps和2Mbps,无法满足用户的需求,方式使用信道.虽然这种方式可能会导致传输的冲IEEE在1999年9月公布了802.11的扩展版本突,但是对信道的利用率较高,比较适合接入设备较802.11b.新标准定义的无线网络的传输速率可达多的
8、无线网络.到11Mbps(与以太网的传输速率相似),因此又被802.11b协议可以向用户提供高速率的的无线称为无线以太网.如图1所示,该标准包含了ISOö通信,在一些有干扰和不稳定的环境下,协议物理层OSI模型的物理层和媒体访问控制(MAC)层.的跳频机制和MAC层的根据信道状况动态调整传输速率的机制也可以保证设备间的通信质量.802.11b协议的这些特点使它在工业控制领域有较好的应用前景.3高速以太网HSE(HighSpee
