無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景內容提要為什么無線通信在工業(yè)環(huán)境中的應用特別受到重視？ISASP100—自動化和控制環(huán)境下實現(xiàn)無線系統(tǒng)的標準無線通信網(wǎng)絡的分類

WLAN

無線短程網(wǎng)WPAN

現(xiàn)場設備層無線通信已進入工控領域

ABB進行的現(xiàn)場設備層無線通信實驗 BP進行的現(xiàn)場設備層無線通信實驗

HART基金會正在積極開發(fā)無線HART協(xié)議結束語無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景為什么現(xiàn)在無線通信

在工業(yè)環(huán)境中的應用

特別受到重視？無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景為什么無線通信在工業(yè)環(huán)境中的應用

特別受到重視？工業(yè)發(fā)達國家和新興崛起國家為提高其產(chǎn)品在全球市場的競爭力，都力求在提高生產(chǎn)率的同時，降低包括能源消耗、原材料消耗和勞務成本。對于發(fā)達國家來講，其勞務成本遠遠高于新興崛起國家，因此特別重視促進創(chuàng)新和技術進步，采用新的技術手段。在這場競爭日益激烈的比賽中，無線通信技術在工業(yè)中的推廣應用受到了特殊的重視，顯然是基于這樣的大背景。在工業(yè)環(huán)境下任何地點均能安裝使用的智能無線傳感器及其網(wǎng)絡，具有足夠的可靠性和自治處理能力，將為各種生產(chǎn)裝置配備實時共享的數(shù)據(jù)采集能力，從而為提高生產(chǎn)率，改善產(chǎn)品質量，降低成本發(fā)揮重要作用。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景Invensys的無線工業(yè)應用策略室內室外專用無線網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸率功耗成本/復雜度無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景歐洲無線工控應用項目RUNES

的開發(fā)路線圖無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景歐洲無線工控應用項目RUNES

的開發(fā)路線圖在歐洲，從2004年10月至2005年4月，集中了25個組織（大小公司和研究所）制定了一個名為RUNES、在未來10年內無線技術在工業(yè)控制和自動化發(fā)展應用的路線圖。背景：及時而牢固地抓住無線網(wǎng)絡為工業(yè)系統(tǒng)安裝和運行的高度靈活性和成本優(yōu)勢創(chuàng)造的機會。目標：到2008年將安裝成本降低50%，運行成本降低30%；到2014年將安裝成本降低80%，運行成本降低50%。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景歐洲無線工控應用項目RUNES

的開發(fā)路線圖發(fā)展無線應用必須考慮的原則：在工業(yè)控制和自動化中盡可能利用無線通信是必然的選擇無線通信應與傳統(tǒng)有線通信系統(tǒng)有互操作性開發(fā)可重復配置（reconfigurable）的設備盡可能地從環(huán)境中取得電源（如用太陽能電池）盡可能采用開放的頻段（如世界通用的ISM頻段）無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景工業(yè)環(huán)境下利用無線傳輸?shù)膬?yōu)勢無線傳輸?shù)膬?yōu)勢表現(xiàn)在：極大降低安裝成本、持續(xù)降低運行維護成本，更換方便，便于升級，減少接插件故障，移動自由且不受限制，投運快速，可以實際利用MEMS（微機電系統(tǒng)）技術。美國能源部的研究估計，無線傳感器網(wǎng)絡會為工業(yè)現(xiàn)場節(jié)能10%和降低排放或泄漏15%提供良好手段。應充分利用無線通信，開發(fā)適當無線產(chǎn)品和系統(tǒng)，為實現(xiàn)我國“十一五”規(guī)劃的節(jié)能降耗目標建功立業(yè)。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線通信網(wǎng)絡的工業(yè)應用正在發(fā)展無線的工業(yè)應用當前出現(xiàn)的新動態(tài)是使用高速、無須申請頻率許可證、低價的技術。無線通信距離與具體應用（工廠自動化、過程自動化和SCADA系統(tǒng)）強烈相關，一般大致在150毫米至80公里。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景當前影響無線系統(tǒng)

廣泛應用的主要障礙當前影響無線系統(tǒng)廣泛應用的主要障礙是：如何克服工業(yè)環(huán)境對無線傳輸?shù)挠绊懞蜔o線技術目前發(fā)展的狀態(tài)尚難以滿足工業(yè)應用的要求。工業(yè)環(huán)境對無線通信的挑戰(zhàn)有：

工作環(huán)境溫度由-40C—+70C；

高濕度（當溫度為40C濕度95%時不結露）；

本質安全防爆要求；

固定設備和移動設備對無線傳輸路徑的影響（衰變、中斷和發(fā)生各種各樣的缺陷，諸如頻散、多徑時延、干擾、與頻率有關的衰減，節(jié)點休眠、節(jié)點隱蔽和與安全有關的問題）。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ISASP100—

自動化和控制環(huán)境下

實現(xiàn)無線系統(tǒng)的標準無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ISASP100—自動化和控制環(huán)境下實現(xiàn)無線系統(tǒng)的標準美國儀表系統(tǒng)和自動化學會的ISASP100標準委員會正在加緊制定自動化和控制環(huán)境下實現(xiàn)無線系統(tǒng)的標準，推薦實踐指南、技術報告和相關的信息。著重在三方面制定標準：運用無線技術的環(huán)境，無線通信設備和系統(tǒng)技術的生命周期，無線技術的應用。主要面向現(xiàn)場儀表和設備。在SP100標委會下設五個主要的分標委會：

射頻物理學基礎

可互操作性

用戶要求

用戶指南

集成無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景制定SP100的標準化方法論SP100在制定標準前提出標準化方法論：

環(huán)境評估—射頻、光照影響

應用評估—傳輸時間、傳輸容量

可選項評估—技術、產(chǎn)品、標準

無線網(wǎng)絡節(jié)點部署的評估—初始穩(wěn)定性、部 署方便

性能評估—針對用戶要求

維護—工具、成本、升級無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景符合SP100標準保證各方受益符合SP100將保證：

供應商的規(guī)范的一致性，并易于解釋

用戶要求簡明扼要、貼近，并易于解釋

可選項清晰而易于鑒別

對于要克服的問題所提供的可選項是可以進行定量估算無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景面向成功的SP100SP100力求在現(xiàn)有相關標準的基礎上，能在一個較短的時間內取得符合要求的結果。

SP100盡可能應用下列標準并有所提高：

ISASP99—信息安全

IEEE1451—智能傳感器

FIPS140-2—信息安全

ISO/OSI網(wǎng)絡可連接的7層模型

SP100力爭促進

新技術的發(fā)展應用

無線網(wǎng)絡的節(jié)點合理部署

從業(yè)人員和公司相互間的交流無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景SP100規(guī)定的五類應用（1）安全

0類：緊急動作（恒為關鍵）信息時間性的重要程度控制

1類：閉環(huán)調節(jié)控制（通常關鍵）2類：閉環(huán)監(jiān)督控制（經(jīng)常非關鍵）

3類：開環(huán)控制（由人工控制）

注：批量控制的3級（“單元“）和4級（”過程小單元“）由其功能決定可能是1類、2類，甚至為0類監(jiān)測監(jiān)控4類：標記產(chǎn)生短期操作結果（例如：基于事件的維護）

5類：記錄和下載/上載不產(chǎn)生直接的操作結果（例如：歷史數(shù)據(jù)采集、事件順序記錄SOE、預防性維護）無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景SP100規(guī)定的五類應用（2）直接的操作結果的數(shù)據(jù)和消息，譬如歷史數(shù)據(jù)的采集，為預防性維護而必須進行的周期性采集的數(shù)據(jù)，事件順序記錄數(shù)據(jù)的上傳（這類似于文件傳遞，不能因通信類型而發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，屬于監(jiān)控的第5類應用，是指通過無線傳輸那些不會產(chǎn)生但又非像控制信號那樣必須考慮時間性），其它的上裝和下載。屬于監(jiān)控的第4類應用，是指通過無線傳輸那些只在短時間內產(chǎn)生操作結果的數(shù)據(jù)和消息，例如基于事件的維護而必須采集的數(shù)據(jù)，為測試需要而發(fā)往現(xiàn)場的限界動作所產(chǎn)生的臨時而短暫的結果，無線設備上的電壓低限指示器所產(chǎn)生的告知更換電池的信號等等。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景SP100規(guī)定的五類應用（3）第3類開環(huán)控制是指在回路中還有人在作用，例如操作人員手動啟動一個信號裝置且注視著這個裝置，遠程指導開啟一個安全門，操作人員執(zhí)行手動調節(jié)泵/閥門等。第2類閉環(huán)監(jiān)督控制，通常并非關鍵部位，如不頻繁的串級控制，多變量控制，優(yōu)化控制等。第1類閉環(huán)調節(jié)控制，一般均為關鍵回路，如現(xiàn)場執(zhí)行器的直接控制，頻繁的串級控制等。第0類恒為關鍵的緊急行動，包括安全聯(lián)鎖，緊急停車，自動消防控制等。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景SP100規(guī)定的五類應用（4）報警信號根據(jù)具體應用場合，分屬以上由0類至5類。例如：0類報警是指那些具有自動響應的、致命有毒氣體的泄漏檢測器信號（如對污染的自動響應），

1類報警是指具有自動響應的、對流程狀態(tài)會帶來高度影響的信號（如自動停止反應的停車信號），

2類報警是指對流程狀態(tài)自動響應的信號（如要對某種參與反應的流體做分流處理），

3類報警是指對流程狀態(tài)作手動啟動的操作響應的信號（如由操作人員來判斷決定是否分流至另一并行的反應器），

4類報警是指有關設備狀態(tài)的報警，以通知維護人員在短時間內到達現(xiàn)場，

5類報警指那些有關設備狀態(tài)的報警，要求維護人員采取長期維護的動作。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景SP100規(guī)定的五類應用（5）英國石油公司CTO提出：實際對這些類別（不包括0類）的應用需求，大致是按以下的比例1：2：4：10：10第四、五類應用是大量的狀態(tài)監(jiān)控—振動，溫度/壓力 性能監(jiān)控—熱交換，環(huán)境，機械性能無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景用于工業(yè)自動化的無線網(wǎng)絡的最緊要的要求成本減少安裝成本減少運行維護成本易于安裝和維護電源管理(采用電池運行)兼容性和可擴可縮可互操作性/共用基礎設施/共存性(與其他射頻設備共存)在全世界范圍軍能使用(與使用國家無關)網(wǎng)絡容量和網(wǎng)絡規(guī)?？蓴U可縮性能通信可靠(正確傳輸?shù)陌俜直?)適于閉環(huán)控制快速的報告速率支持現(xiàn)場點對點控制信息安全網(wǎng)絡安全網(wǎng)格拓撲自組織(meshing)安全就地現(xiàn)場設備接入服務質量(QoS)等級和使用情況無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備級無線網(wǎng)絡的要求(1/6)成本安裝成本安裝成本遠低于有線網(wǎng)絡(至少為2:1)運行成本儀表維護成本與有線網(wǎng)絡相似底層結構的連接其維護成本低于有線網(wǎng)絡易于安裝和維護增加一臺無線設備的工作量,與在有線數(shù)字通信網(wǎng)絡增加一臺設備的工作量相同內在的診斷集和標準化的補糾辦法,以及支持工具(如電池、RFMODEM、天線等)電源管理不論是自附電源還是由其他方法供電,不管所用電池的類型,在正常條件下都至少使用3年成本目標=?(有線)+不致增加任何維護成本無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備級無線網(wǎng)絡的要求(2/6)兼容性和規(guī)模可擴可縮可互操作性

/公用底層結構一個支持SP100無線應用協(xié)議的開放型無線現(xiàn)場設備的底層結構,可通過網(wǎng)關變換為現(xiàn)今的應用協(xié)議與工廠內其他非公用底層結構的RF共存在世界范圍均可使用盡管各國允許的使用頻帶不盡相同,但無線設備必須在世界各國都能使用網(wǎng)絡容量和可擴可縮性能每個網(wǎng)絡容量可高達1,000個現(xiàn)場設備每個網(wǎng)絡最多可有100個中繼節(jié)點在所覆蓋的區(qū)域內容許多個網(wǎng)絡具有可預測的性能底層結構支持不同供貨商提供的設備,而不致干擾現(xiàn)有的無線設備無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備級無線網(wǎng)絡的要求(3/6)性能通信可靠能在惡劣的工業(yè)環(huán)境下(EMI、多徑、衰變等)正常工作能與現(xiàn)場中同時存在WiFi、RFID、對講機、手機、尋呼機、無線遠程控制和其他無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共存對數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖枞锌咕苣芰吸c故障不致對整個網(wǎng)絡產(chǎn)生影響報告速率最佳性能與有線數(shù)字通信相仿（與具體應用場合有關）適于閉環(huán)控制在受調度時間間隔內以極高的消息傳輸百分比進行傳輸因連續(xù)丟失消息而脫離預定模式的事件極少發(fā)生在現(xiàn)場支持點對點控制可向DCS或類似控制系統(tǒng)發(fā)送消息；能同時向其他現(xiàn)場設備發(fā)送消息，以形成現(xiàn)場回路像有線數(shù)字通信網(wǎng)絡一樣可提供和支持閉環(huán)控制無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備級無線網(wǎng)絡的要求(4/6)信息安全網(wǎng)絡安全無線網(wǎng)絡對故意攻擊或人為差錯有安全防護設備均提供識別碼通信關系授權自動密鑰管理對可能發(fā)生的攻擊進行推理、記錄和報告消息傳送安全通過對消息的檢查防止惡意攻擊或消息發(fā)送系統(tǒng)出錯由要求消息的源節(jié)點進行檢查原封不動和不加修改在QoS等級內按數(shù)據(jù)包的順序傳送，對同一數(shù)據(jù)包不重發(fā)傳送的及時性根據(jù)應用的需要通信有防止竊聽保護對所傳送的消息作適當?shù)谋Ｃ芴幚硎怪孟袷请S機數(shù)據(jù)QoS服務質量(如立即傳送、按預定時間傳送、等待一定時間)保持信息安全的過程具有智能特性無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備級無線網(wǎng)絡的要求(5/6)現(xiàn)場設備就地接入現(xiàn)場設備就地接入

在正常條件下用手持式PDA接入任意現(xiàn)場設備的能力和通過控制系統(tǒng)作代理服務器方式的接入能力

注:在以代理服務器方式接入強制保證安全和可計算的,同時對常認為駐設備的信息作快速拷貝時每次均保持一致在投用調試的情況下用手持式PDA接入任意現(xiàn)場設備的能力,或在緊急情況下不能利用控制系統(tǒng)作代理服務器方式接入而又要作預組態(tài)時接入

注:在其他時間必須禁止使用這一特性,在投用調試結束后如果使用之應作為潛在的安全危險加以記錄必須支持現(xiàn)場設備的無線就地接入無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備級無線網(wǎng)絡的要求(6/6)服務質量QoS服務質量QoS分類立即(如緊急消息,高中斷級報警)按預定時間傳送(如周期性閉環(huán)控制模塊)等待一定時間可得到(如監(jiān)控數(shù)據(jù),低中斷級報警)高吞吐量數(shù)據(jù)(如歷史數(shù)據(jù)上傳,組態(tài)數(shù)據(jù)庫下載,代碼下載)信息時間性的重要程度無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線通信網(wǎng)絡的分類無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線通信網(wǎng)絡的分類

無線通信網(wǎng)絡按傳輸距離可分為：

城際網(wǎng)（WMAN）

局域網(wǎng)（WLAN）

個人網(wǎng)（短程網(wǎng)，WPAN）無線通信網(wǎng)絡的標準

城際網(wǎng)（，

）

局域網(wǎng)（）

短程網(wǎng)（）無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景IEEE802標準的無線空間

數(shù)據(jù)傳輸率(Mbps)傳輸范圍ZigBeeWPANWLANWMANWWANWiFi1101001000BluetoothWiMax無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景正在發(fā)展的一些無線傳輸?shù)募夹g無線交換技術

簡化無線網(wǎng)絡的規(guī)劃和部署

簡化無線網(wǎng)絡管理 快速交付使用 網(wǎng)狀網(wǎng)絡技術

構成接入點和客戶的協(xié)作網(wǎng)絡

改善傳輸范圍，通過數(shù)據(jù)包的再傳輸可減少對返輸要求

通過多路徑傳輸可提高傳輸?shù)目煽啃?/p>

顯著改善網(wǎng)絡管理和網(wǎng)絡能力智能天線

多發(fā)射和/或接收天線（MIMO）

定向聚焦射頻電磁波

為改善鏈接能力和可靠性進行高級信號處理

backhaul無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景正在發(fā)展的一些無線傳輸?shù)臉藴?/p>

特長的電池壽命

很適合工業(yè)自動化，家用電器，傳感器網(wǎng)絡超寬帶（UWB，IEEE802.15.3a和）

美國FCC開放一無須申請的自由寬帶頻率范圍

無射頻載波，低成本，低功耗，非直線傳輸 在低傳輸速率模式，可用于一個重要的工業(yè)市場： 位置感知（在2厘米-20米范圍內）

WiMax（，Intel提出）

適于住宅區(qū)/經(jīng)營性建筑的長距離（1km）射頻鏈接 較高數(shù)據(jù)傳輸率（在一個20MHz的信道約70Mbps） 也可用于大型工業(yè)部署 今年將有商品問世無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景用于工業(yè)控制領域的無線傳輸網(wǎng)絡近些年來，無線傳輸網(wǎng)絡成為工控領域中正在迅速發(fā)展的技術熱點之一，也是被不少工業(yè)自動化供應廠商看好的一種新的增長點。發(fā)展重點主要集中在無線局域網(wǎng)和無線短程網(wǎng)。一如以往所有的IT技術移植到工控應用中來所采取的方法一樣，基礎是IT行業(yè)的各種無線傳輸標準。但充分考慮在這種專門應用中的特別要求，開發(fā)適應這些特別要求的技術、規(guī)范、標準和行規(guī)。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景適應不同無線傳輸要求

而發(fā)展的標準和技術短程<傳輸范圍>長程低<實際數(shù)據(jù)傳輸率>高TEXTINTERNET/AUDIOCOMPRESSEDVIDEOMULTI-CHANNELDIGITALVIDEOBluetooth1Bluetooth2ZigBee文本因特網(wǎng)/聲音壓縮圖像多通道數(shù)字圖像無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線網(wǎng)絡標準的比較市場名標準GPRS/GSM1xRTT/CDMAWi-Fi?802.11bBluetooth?802.15.1ZigBee?802.15.4應用重點廣闊范圍聲音&數(shù)據(jù)Web,Email,圖像電纜替代品監(jiān)測&控制系統(tǒng)資源16MB+1MB+250KB+4KB-32KB電池壽命(天)1至70.5至51至7100至1,000+網(wǎng)絡大小1327255/65,000帶寬(KB/s)64-128+11,000+72020-250傳輸距離(米)1,000+1-1001-10+1-100+成功尺度覆蓋面大,質量速度,靈活性價格便宜,方便可靠,低功耗,價格便宜無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線局域網(wǎng)WLAN標準WLAN標準系列還在發(fā)展中，已完成的有:其中，涉及安全的有：802.11i安全擴展涉及性能增強的有：802.11eMAC層的QoS擴展， 快速漫游，802.11n極高吞吐能力方式， 802.11s網(wǎng)格狀聯(lián)網(wǎng)涉及投用和管理的有：802.11k射頻資源管理，

802.11t無線性能預測，802.11v無線網(wǎng)絡管理IEEE802.11載頻2.4G

帶寬2Mbps跳頻,直序擴頻頒布年1997802.11b2.4G11Mbps直序擴頻DSSS1999802.11a5G54MbpsOFDM1999802.11g2.4G54MbpsOFDM2003無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景全球WLAN的市場容量及預測設備單價市場投放量價格從300美元（2000）降至十幾美元（2007），市場投放達5000萬臺。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景工業(yè)WLAN和WLAN要求不同工業(yè)WLAN的市場容量相對較小，但性能要求高。工業(yè)WLAN的產(chǎn)品應可靈活地通過軟件模塊實現(xiàn)的分標準。如Siemens的工業(yè)WLAN產(chǎn)品SCALANCE-W，就可提供工業(yè)QoS和快速漫游（）的解決方案。在技術上并不能提供確定性的保證，但在802.11e中給出了在MAC層支持多傳輸介質應用及保證通信質量QoS的擴展：解決了在MAC層的優(yōu)先級服務，又通過輪詢規(guī)約（pollingprotocol）實現(xiàn)多介質的通信調度。由于輪詢在本質上具有確定性，因而可以避免由的信道爭用和指數(shù)補償而造成的延遲。為了防止輪詢可能帶來的不良問題（如在需要發(fā)送的數(shù)據(jù)尚未形成之前輪詢信號已到，那么該數(shù)據(jù)的發(fā)送則不得不再等待一個輪詢周期），需要通過自適應輪詢算法保證現(xiàn)場設備同步。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景工業(yè)無線局域網(wǎng)WLAN的要求工業(yè)WLAN具有與企業(yè)辦公和家庭應用環(huán)境不同的要求。這些要求可歸納為：

嚴格的延遲要求。確定性性能的保證支持大量的設備掛網(wǎng)，并支持掛網(wǎng)的設備數(shù)量可變化。網(wǎng)絡安全的保證。網(wǎng)絡投用的保證。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景工業(yè)無線局域網(wǎng)WLAN的要求嚴格的延遲要求：用于現(xiàn)場設備要求延遲不大于10ms，用于運動控制不大于1ms，對于周期性的控制通信，使延遲時間的波動減至最小也是很重要的指標。確定性性能的保證：保證確定性是對任務執(zhí)行有嚴苛保證的工業(yè)通信系統(tǒng)必備的特性。即使設備處于漫游狀態(tài)也有此要求，否則會喪失實時性能。支持大量設備掛網(wǎng)，并容許掛網(wǎng)設備的數(shù)量可變化：工業(yè)WLAN的接入點約為數(shù)百個的數(shù)量級。若節(jié)點過多和接入的節(jié)點數(shù)有變化，有可能導致的MAC協(xié)議層效率太低。網(wǎng)絡安全的保證：滿足安全保密法規(guī)是工業(yè)WLAN的基本要求。包括對黑客接入點的檢測和保護的前提條件。網(wǎng)絡投用的保證：由于運行故障是不可接受的，因此對于有幾百個設備節(jié)點的WLAN來講要求網(wǎng)絡具有自投用功能，并能執(zhí)行無線規(guī)劃和輔助節(jié)點位置調查。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景短程無線網(wǎng)絡的標準IEEE802.15WPAN工作組負責制定無線個人網(wǎng)WPAN的通信標準。下面有4個分標準：

為BlueTeeth（藍牙），

為共存性

為高數(shù)據(jù)傳輸率的WPAN， 為低數(shù)據(jù)傳輸率的WPAN。、和均正式公布。工作組因兩個草案投票軍未超過75%，已宣布解散。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ZigBee與藍牙的一些比較在現(xiàn)場層無線網(wǎng)絡中，同樣屬于無線短程網(wǎng)的要比藍牙更具廣泛的應用前景。這主要是基于以下三個原因： ZigBee的應用開發(fā)門檻遠低于藍牙，其最復雜的網(wǎng)絡協(xié)調器節(jié)點的軟件開發(fā)工作量僅為藍牙節(jié)點開發(fā)的10%，其最簡單的RFD節(jié)點的軟件開發(fā)工作量僅為藍牙的2%；

ZigBee的功耗遠低于藍牙，這是因為就發(fā)射的頻寬比來講，ZigBee為，藍牙為，即ZigBee的發(fā)射時間只占其周期的1%，而藍牙卻占99%；

ZigBee的網(wǎng)絡節(jié)點容量遠多于藍牙。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景的市場特性

低功耗；低成本；較低的報文吞吐率；支持大型網(wǎng)絡接點的數(shù)量級（不多于65K個接點）；對通信服務質量QoS要求不高（甚至無QoS）；提供可選擇的安全等級（采用AES-128），

加密

發(fā)送鑒別

報文的完整性為適合于多方面的應用而進行的靈活協(xié)議設計。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景的一般技術性能

數(shù)據(jù)傳輸率250Kb/s(2.4GHz)和20/40Kb/s(868/915MHz)；在工業(yè)、科學、醫(yī)學頻帶（ISM頻帶）為16個信道，在915MHzISM頻道為10個信道，在歐洲用868MHz頻道為1個信道；采用信道共享多點接入技術CSMA-CA（載波監(jiān)聽多信道接入/避免沖突）協(xié)議；為保證傳輸?shù)目煽啃?，采用完整的握手協(xié)議；為實現(xiàn)低功耗，配備極低的（小于1/1000）頻寬比（duty-cycle）能力，可提供無信標（beaconless）操作；支持等待時間低的設備（在使用星型網(wǎng)絡時可使用有保證的時隙）；支持點對點、星型、簇狀樹型和網(wǎng)狀的網(wǎng)絡拓撲。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景

ZigBee與的關系ZigBee采取了強有力的無線物理層所規(guī)定的全部優(yōu)點ZigBee增加了邏輯網(wǎng)絡、網(wǎng)絡安全和應用軟件ZigBee繼續(xù)與IEEE緊密結合，以保證向市場提供一種完整的集成解決方案

無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ZigBee協(xié)議棧的特性8-bit微處理器

(例如80c51)協(xié)議棧簡捷緊湊甚而支持更簡單的僅為從站的協(xié)議棧物理層MAC子層網(wǎng)絡/安全層應用架構應用層/行規(guī)802.15.4ZigBee聯(lián)盟平臺應用層ZigBee平臺通信棧硬件實現(xiàn)ZigBee或OEM無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ZigBee的頻帶和數(shù)據(jù)傳輸率

頻帶

使用范圍

數(shù)據(jù)傳輸率

信道數(shù)2.4GHzISM 全世界 250kbps 16868MHz 歐洲 20kbps 1915MHzISM 北美 40kbps 10無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景

ZigBee技術可靠性怎么保證?可靠性來自以下措施的組合物理層RF通信鏈接直序闊頻采用高處理增益明晰的信道檢測對干擾能量進行檢測采用跳頻技術Frequencyagility協(xié)議基于CRC的誤碼檢測/校正采取了避免沖突的策略CSMA/CA為固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用的有保證的時隙發(fā)送的數(shù)據(jù)包都有待于接受方的確認，如出現(xiàn)問題進行重發(fā)保持數(shù)據(jù)包的及時傳輸Packetdatafreshness經(jīng)過強有力認證的標準化開放協(xié)議及可互操作性無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景物理層特性802.15.4在低信噪比的環(huán)境下誤碼率很低Bluetooth信噪比dB位誤碼率藍牙要達到10-9誤碼率，信噪比要為16無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景在低信噪比的環(huán)境下ZigBee的性能超群藍牙FSKWiFiB信噪比位誤碼率無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景的物理層協(xié)議設計保證了它的高抗干擾能力在物理層采用高處理增益的直序/頻率快變DS/FA（DirectSequence/FrequencyAgility）IEEE802的直序擴頻的處理增益比較處理增益越大，抗干擾和抗多徑時延擴展的能力越強。頻率快變就是改變頻率，以避開從一個已知干擾源或信號源來的影響的能力。

實驗證明的誤碼率，特別是在信噪比為4dB的情況下可達到10-9；達到同樣誤碼率，藍牙/信噪比要達16dB，要達10dB。IEEE802802.11802.11b802.15.4(2.4G)802.15.4(915M)處理增益11113215無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景IEEE802.15.4MAC概述應用64-bitIEEE&16-bit短地址網(wǎng)絡理論上最大可達264

nodes(超過實際需要的數(shù)量)采用簡約地址開銷的就地尋址，可對多達

65,000（216

）節(jié)點的簡單網(wǎng)絡進行組態(tài)

規(guī)定了三種設備NetworkCoordinator網(wǎng)絡協(xié)調器FullFunctionDevice(FFD)全功能設備ReducedFunctionDevice(RFD)簡約功能設備幀結構較簡單數(shù)據(jù)傳送可靠Association/disassociation關聯(lián)/去關聯(lián)AES-128安全密鑰CSMA-CA信道存取可選帶信標（

beacons）的超幀結構有保證的時間間隙GTS（GauranttedTimeSlot）機制可選無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景網(wǎng)絡(客戶)節(jié)點最多為65,536對于要求快速響應的應用場合 予以優(yōu)化網(wǎng)絡參與時間:30ms(典型值)由休眠從站轉化為工作狀態(tài):15ms(典型值)處于工作狀態(tài)的從站的存取時間:15ms(典型值)ZigBee基本網(wǎng)絡特點網(wǎng)絡協(xié)調器全功能節(jié)點簡約功能節(jié)點通信流虛擬鏈接無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ZigBee可構成網(wǎng)狀（Mesh）網(wǎng)絡ZigBee終端設備(RFD或FFD)ZigBee路由器(FFD)ZigBee協(xié)調器(FFD)網(wǎng)狀鏈接星形煉接無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ZigBee的Mesh組網(wǎng)方式Mesh是一種特殊的、按接力方式傳輸?shù)狞c對點的網(wǎng)絡結構。其路由可自動建立和維護。通過以上ZigBeeMesh結構圖可以得知，一個ZigBee網(wǎng)絡只有一個網(wǎng)絡協(xié)調器，但可以有若干個路由器。協(xié)調器負責整個網(wǎng)絡的建網(wǎng)，同時它也可作為與其它類型網(wǎng)絡的通訊節(jié)點（網(wǎng)關）。構成協(xié)調器和路由器的器件必須是全功能器件（FFD），而構成終端設備的器件可以是全功能器件，也可是簡約功能器件（RFD）。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景Mesh自組網(wǎng)絡的路由算法針對移動通信的要求，近些年來已提出的自組織網(wǎng)路由算法主要分為兩大類：

基于表驅動的路由算法(tabledriven)源始發(fā)的按需路由算法(source-initiated on-demanddriven)

無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景表驅動路由算法表驅動路由繼承了傳統(tǒng)的IP路由,但在消除路由環(huán)路和已過時路由等方面做了適應于自組織網(wǎng)特性的改進。在這種路由協(xié)議中，無論路由是否被用到,每個節(jié)點都要維持路由表，并進行周期性的路由信息交換。這樣會增大移動終端的儲存和計算負擔,且大量浪費了網(wǎng)絡帶寬。網(wǎng)絡拓撲變化較快時,這些大量交換的控制信息將在很大程度上影響數(shù)據(jù)信息的傳送。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景源始發(fā)的按需路由算法源始發(fā)的按需路由算法因其更適合自組織網(wǎng)特性而成為現(xiàn)今研究重點。按需路由一般分為路由建立和路由維護兩個過程。它僅在節(jié)點有信息要發(fā)送時,廣播路由建立分組,尋找最佳路由,而不需維護所有路由信息,也不用定期交換路由信息。這樣就有效地節(jié)省帶寬和內存。如何在按需路由算法中進一步地降低開銷是提高其性能的關鍵。自組網(wǎng)的網(wǎng)絡需要一個優(yōu)良的網(wǎng)絡拓撲算法。ZigBee使用了簡化的AODV（AdhocOnDemandDistanceVectorRouting）的網(wǎng)絡路由結構。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ZigBee使用簡化的AODV網(wǎng)絡路由結構AODV路由協(xié)議是一種基于距離矢量的按需路由算法，只保持需要的路由，而不需要節(jié)點維持通信過程中未達目的節(jié)點的路由。節(jié)點僅記住下一跳，而非像源節(jié)點路由那樣記住整個路由。它能在網(wǎng)絡中的各移動節(jié)點之間動態(tài)地、自啟動地建立逐跳路由。當鏈路斷開時，AODV會通知受影響的節(jié)點，從而使這些節(jié)點能被確認為無效路由。AODV允許移動節(jié)點響應鏈路的破損情況，并以一種及時的方式更新網(wǎng)絡拓撲。AODV操作是無環(huán)回的，并避免了當Adhoc網(wǎng)絡拓撲變化時快速收斂的無限計算問題(特別是當一個節(jié)點進入網(wǎng)絡時)。ZigBee采用按需路由算法AODV，在節(jié)能和網(wǎng)絡性能上都有著很大的優(yōu)勢。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ZigBee的Mesh拓樸需要解決的問題目前自組網(wǎng)網(wǎng)絡的發(fā)展，對于Mesh結構的節(jié)電模式還沒有統(tǒng)一的方式。需要結合實際情況加以解決。由于采用多跳的路由方式，所以對于整個網(wǎng)絡的統(tǒng)一調度還要做很多工作。需要結合實際情況在應用層上開發(fā)整個網(wǎng)絡的統(tǒng)一路由優(yōu)化調度算法。同樣，對于大量的節(jié)點，怎樣合理調度使得最后產(chǎn)生的路由路徑合理有效，也是需要根據(jù)實際情況研究的方向。其他包括全網(wǎng)跳頻技術、抗干擾技術等都是需要探討的。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景和的共存性問題利用的信道#15、#20、#25和#26可避免受802.11b的信道#1、#6和#11的干擾。后者的發(fā)射功率為前者的30倍。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線信息骨干網(wǎng)的一種構型

由于ZigBee是短程網(wǎng)，不可能覆蓋整個廠區(qū)，加之原有的 現(xiàn)場總線也很有效，所以設計了一種無線信息骨干網(wǎng)系統(tǒng)。WirelessInformationBackbonesProfibusZigBee傳感器DeviceNetEthernetWIB節(jié)點ZigBee簇狀樹形ZigBee簇狀樹形無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景典型工廠的ZigBee無線傳感器覆蓋范圍無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景典型工廠的無線信息骨干網(wǎng)覆蓋范圍無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景通過無線信息骨干網(wǎng)實現(xiàn)信息共享通過建立發(fā)射功率較大的無線信息骨干網(wǎng)（WIB，WirelessInformationBackbones），可將ZigBee傳感器的信息傳輸給各種掛在以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線上的物理設備。WIB的節(jié)點一方面是無線網(wǎng)絡上的一個節(jié)點，另一方面又起著無線通信協(xié)議和其它通信協(xié)議的轉換作用。實踐證明1W的發(fā)射功率可以穿透多數(shù)的工廠和成套設備。但目前我國的無線法規(guī)只限定在30mW內。應該說，ZigBee因其低功耗、低成本、傳輸可靠性高、簡便實用，發(fā)展?jié)摿艽?。其發(fā)射功率小、易受鋼結構所衰減、傳輸距離短等固有問題，完全可以經(jīng)由WIB予以解決。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備層無線通信

正在進入工控領域無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備層無線通信正進入工控領域

2004年Honeywell推出基于ZigBee無線傳輸協(xié)議的無線變送器XYR5000系列，可精確檢測表壓力、絕對壓力、溫度，還有4-20mA接口，供其它傳感器轉為無線輸出。

OMRON推出的無線鏈接DeviceNet現(xiàn)場總線主站：WD30-ME和從站：WD30-SE，最多可支持DI/DO各1600點的通信。已成功應用于豐田汽車裝配線的控制系統(tǒng)中。現(xiàn)場設備層無線通信迅速進入工控領域，其中一個突破口是現(xiàn)場總線和無線通信技術的結合。以下是若干有象征意義的動作和產(chǎn)品:無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景現(xiàn)場設備層無線通信正進入工控領域德國schildknecht公司推出的無線Profibus-DP產(chǎn)品DE3000系列，可在主站與多個從站之間建立無線鏈接。其使用的載頻為，數(shù)據(jù)包，無線通信協(xié)議分別是：

IEEE802.11b(數(shù)據(jù)傳輸率11Mbit)IEEE802.11(數(shù)據(jù)傳輸率1Mbit)IEEE802.15.1(數(shù)據(jù)傳輸率700Kbit)HART通信基金會HCF投資開發(fā)新的技術能力和工具，無線HART已成為開發(fā)重點，成立的無線工作組正在制定新的技術規(guī)范，要求HART無線通信技術保證支持產(chǎn)品的互操作性，提升HART智能儀表的智能和可連接性，預計在2006年上半年完成規(guī)范草案，并與工業(yè)無線組織如SP100無線委員會協(xié)調、合作，以確保工作的連續(xù)性和均衡性。WLANWPAN無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ABB進行的現(xiàn)場設備層無線通信實驗

ABB在瑞典的Boliden加工廠利用Ember的無線技術進行了無線通信的評估試驗。開環(huán)系統(tǒng)應用控制系統(tǒng)離線處理無線傳感器數(shù)據(jù)工廠生產(chǎn)過程傳感器非實時非實時無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ABB進行的現(xiàn)場設備層無線通信實驗要求是：通過無線通信傳輸非過程關鍵數(shù)據(jù)，短數(shù)據(jù)包，低平均數(shù)據(jù)率，低功耗具體應用范圍有：設備管理、狀態(tài)檢測、預防性維護和服務應用結果證明：ZigBee完全滿足要求

無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ABB進行的現(xiàn)場設備層無線通信實驗閉環(huán)系統(tǒng)應用控制系統(tǒng)工廠生產(chǎn)過程傳感器無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景ABB進行的現(xiàn)場設備層無線通信實驗要求是：通過無線通信傳輸過程關鍵數(shù)據(jù)，短數(shù)據(jù)包，低平均數(shù)據(jù)率，低功耗，遲延短，數(shù)據(jù)包傳送有保證應用范圍：制造自動化，過程控制試驗證明：對于實時數(shù)據(jù)，當節(jié)點較少時，通過網(wǎng)狀拓撲進行5次接力（hop），運行結果很好，在延遲、穩(wěn)定性和功耗等方面均符合要求。節(jié)點密度對數(shù)據(jù)包的傳輸存在較大影響。節(jié)點在50個以內，數(shù)據(jù)包時間間隔在30秒以上丟包率1%以下。這表明如何讓節(jié)點密度、數(shù)據(jù)包間隔時間滿足應用的要求，對ZigBee無線傳輸成功應用于現(xiàn)場層設備是一個巨大挑戰(zhàn)。需要進一步研究開發(fā)的問題有：在多跳網(wǎng)絡中保證合理的遲延，穩(wěn)健的控制算法（如為減少功耗，讓節(jié)點保持同步休眠的網(wǎng)絡同步算法）。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景丟包率（%）節(jié)點數(shù)包間隔

50秒包間隔

15秒ZigBee無線傳輸?shù)奶魬?zhàn)：節(jié)點密度，數(shù)據(jù)包間隔時間包間隔

30秒無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景英國石油公司BP的無線應用實驗液化天然氣容器跟蹤L油船引擎振動監(jiān)控

潤滑油供應鏈液化天然氣罐遠程監(jiān)控化工產(chǎn)品鐵路槽車的遠程信息處理勞動保護服裝檢查油罐車駕駛員安全措施油氣管線的腐蝕檢測油氣官線侵入者檢測無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線網(wǎng)格網(wǎng)絡

(Motes) Motes概念給BP帶來巨大利益，但…..Motes主要用于研究活動、清潔區(qū)域..在嚴酷工業(yè)環(huán)境中（天氣、振動、溫度、金屬結構和設備等）它能用嗎？要Motes在嚴酷工業(yè)環(huán)境中完全可以使用，還待實驗證明但……

大部分BP的工業(yè)場所要求本質安全等級的設備，目前尚找不到本質安全的Motes

在油船的輪機間還要求抗振動、高溫等許多環(huán)境挑戰(zhàn)，盡管不要求本質安全

接下去要在煉油廠進行有關本質安無線技術的實驗采用Mesh拓撲的無線傳感器網(wǎng)絡解決測量問題已成共識EarlyMotes無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景BP在Schiehallion對mote技術進行試驗無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景12萬噸運油船LochRannoch號上的Motes試驗

在嚴酷工業(yè)環(huán)境下用motes進行輪機狀態(tài)監(jiān)控，減少了停機時間和非計劃維護

在BP的LochRannoch號油船上做實驗從Schiehallion油田裝載120,000噸原油運到Shetland的

SullomVoe,進行了6個月的實驗，主要檢測旋轉設備的振動情況現(xiàn)在用手動方法進行狀態(tài)檢測，慢且不能做到定時檢測

用有線傳感器作狀態(tài)檢測在成本上是不實際的為此不得不定期將輪機拆開檢查無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景技術解決方案2004年運行了6個月26個motes,115傳感器,4個網(wǎng)關

節(jié)點的部署需要克服高射頻背景、電壓變化以及由振動產(chǎn)生的高機械應力，并考慮輪機艙的艙口和隔間對無線網(wǎng)絡的影響還試驗利用振動產(chǎn)生的機械能轉換成電能，向mote供電取得很好的經(jīng)驗無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景檢查motes的安裝位置煉油過程的無線測量平臺嚴酷的工業(yè)環(huán)境下（class1div2）工作的

mote,電池壽命長在相當大的范圍進行工業(yè)測量，可靠性達99.99%儀表安裝成本節(jié)約一個數(shù)量級無線通信可以支持各類的數(shù)字式和模擬式傳感器煉油廠內實驗效果令人滿意按運行要求進行周期性的測量實驗無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景BP無線通信的工業(yè)實驗的幾點經(jīng)驗對SP1004類和

5類應用有強烈需求—通過實驗證明在實際中完全可以應用：

狀態(tài)檢測—振動和溫度/壓力

性能檢測—熱交換、環(huán)境狀態(tài)、機械運行狀態(tài)3類應用（開環(huán)控制）也有需求希望

2類和慢速1類隨著用戶不斷取得經(jīng)驗，在對傳輸延遲、信息安全和穩(wěn)健性（robustness）等有更好了解之后，而逐漸有所應用，以利于更多地引導對此類應用的要求。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景HART基金會正在積極開發(fā)

無線HART協(xié)議無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景HART基金會正在積極開發(fā)

無線HART協(xié)議ARC的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，在全世界已安裝的現(xiàn)場儀表達4,000—4,500萬 臺，其中采用4—20mA信號的達48%，采用HART的達26%，采用氣動信號的為13%，采用現(xiàn)場總線的僅1%左右。HART通信基金會HCF投資開發(fā)新的技術能力和工具，無線HART已成為開發(fā)重點，成立的無線工作組正在制定新的技術規(guī)范。無線HART協(xié)議應該具有目前有線HART協(xié)議能夠解決的所有應用，也就是說可以滿足在SP100規(guī)定的第0類到第5類的全部應用的要求。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線HART通信的要求（1）一般要求

HART無線標準支持公用無線現(xiàn)場設備的基礎結構，與正在開發(fā)的工業(yè)標準（如SP100）在互操作性、易于安裝和維護等方面密切合作。為保證可靠性和規(guī)?？稍隹蓽p，協(xié)議必須適用與點對點和網(wǎng)格（mesh）拓撲結構，其中點對點為最小網(wǎng)絡。重點是工廠內現(xiàn)場設備網(wǎng)絡級的通信，作為有線連接的一種替代。對于單個現(xiàn)場設備，網(wǎng)絡至少必須支持兩種應用存取信息，例如DCS和手持式存取設備。規(guī)?？稍隹蓽p性能：一個無線接入點（WAP）可根據(jù)網(wǎng)絡拓撲和應用場合接入從一臺到多臺設備。一臺回路供電的4-20mA/HART現(xiàn)場設備也可有第二個數(shù)字通信通道—無線HART通道，而不致于使4-20mA/HART回路性能變壞。遠程設備組態(tài)—不用物理連線可對設備進行組態(tài)的能力。無線現(xiàn)場設備及網(wǎng)絡部件必須具有在危險區(qū)正常運行的性能。當前生產(chǎn)和使用的HART設備也可具有無線HART通道，作為冗余通信信道。允許設備間通過無線網(wǎng)絡交換信息、擴展HART6（存取設備參數(shù)變量）的能力。無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線HART通信的要求（2）成本和使用簡便網(wǎng)絡安裝和維護成本要比有線網(wǎng)絡少一個數(shù)量級（至少1/2，目標是不1/10），例如安裝難度不超過無線家庭網(wǎng)絡、不要求對安裝現(xiàn)場進行預評估。設備安裝成本小于或等于有線設備。信息安全網(wǎng)絡對于“非授權接入”的信息安全能力（如加密、周期性對授權密鑰自動賦值要優(yōu)于有線系統(tǒng)，不會對用戶帶來任何影響）無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線HART通信的要求（3）性能和可靠性電源管理—電池壽命至少3年。最佳目標為與設備的壽命相同（15年以上），這與應用的具體要求和環(huán)境條件有在要求高可靠的通信時，HART無線網(wǎng)絡支持冗余無線路徑和冗余網(wǎng)關/網(wǎng)絡協(xié)調器為現(xiàn)場儀表組態(tài)、調試投運，由移動設備（手持式操作器、PDA、便攜式電腦）與現(xiàn)場設備的無線鏈接，其最佳響應時間性能與現(xiàn)有的手持式操作器相同，目標小于10秒。無線請求/響應延遲的最佳性能與有線相似，最大的可接受性能與網(wǎng)絡拓撲和應用有關。在對無線網(wǎng)絡安裝評估、測試和監(jiān)控性能是網(wǎng)絡管理工具（如物理信道的信號質量測量、接受信號強度指示器、位出錯率或包出錯率監(jiān)控和鏈接質量指示器）無線通信網(wǎng)絡在工控領域應用現(xiàn)狀與前景無線HART通信的要求（4）共存性和可互操作性在同一邏輯HART網(wǎng)絡中，有線HART儀表和無線HART儀表其共存和可互操作性能不致變差。在同一個無線網(wǎng)絡中，無線HART設備與無線非HART設備的共存性，表現(xiàn)為在運行限制內，以及對信息安全、性能、可靠性、功耗和帶寬影響最小等方面。無線HART儀表必須在全世界都能用，都具有互操作性，也就是說目標是全球使用單一