工业无线技术及解决方案的探讨

重庆邮电大学

王 平

目 录

关注的焦点我们的工作进展下一步的工作计划

关注的焦点

WiHART 的发展ISA 100 标准的进展中国标准如何组织与实施

我们的工作进展协议栈软件

自适应跳信道技术 确定性调度技术 精确时间同步技术

应用层

网络层

工业无线MAC层

IEEE 802.15.4

网络管理层

应用层 能量管理 功能块及其调度

目标：可靠性、确定性、实时性、低功耗

我们的工作进展

同步精度

0246810121416

0 50 100 150(mi n)时间

(us)

误差

能量管理•基于动态数据缓存的节能技术•节点休眠技术

功能块及其调度

确定性调度技术精确时间同步技术

自适应跳信道技术

我们的工作进展

Root C

R3

R4R5

R2

R1

N1温变

N2

温变

执行器

执行器

N3

Cluster 3

Cluster 1

Cluster 2

Coordinator (C)

Node（N）

Router（R）

数据流

回路一

回路二

执行回路

外部网络

KDC

Ｌevel 1

Ｌevel 2

Ｌevel 3

Trust Center边界网关与防病毒网关 企业管理监控

无线工业控制网络边界路由器

密钥管理中心KDC 安全代理

无线组态服务器OPC服务器

有线Router

无线AP

终端机设备

现场仪表设备

安全Gateway

无线Router 无线Router无线Router 无线Router

Gateway

无线终端

无线I/0设备

现场仪表设备

终端机设备

无线终端设备

安全体系

我们的工作进展

我们的工作进展安全技术方案

媒体访问控制层（MAC）

2.4GHz 868/915MHz物理层（PHY）

网络层（NWK）NWK安全管理 路由管理NWK消息者 网络管理

安全管理

ZigBee设备目标（ZDO）

ZDO管理平面

APS安全管理 反射管理APS消息者

应用支持子层（APS）

应用结构

应用层（APL）

审计，日志

IDS，网关基本功能

校验，鉴别，访问控制

安全管理实体

跳信道技术

安全通信协议栈

组态软件进行安全监控

安全功能测试

我们的工作进展安全技术方案

我们的工作进展设备描述与组态

无线设备上线，解析无线设备描述文件 , 读取无线设备管理信息库参数

无线设备功能块解析

无线设备组态

我们的工作进展无线模块

信道数 20 （频点为 2.450GHz ）测试结果 1 ：频点， 2.4495GHz ， 峰值功率为 -5.844dbm ；测试结果 2 ：频点， 2.4505GHz ，峰值功率为 -5.556dbm ；测试结果 3 ：频点， 2.4505GHz ，峰值功率为 -5.111dbm ；

参数名称 性能参数频 段 : 2.4-2.483GHz

协议标准 : IEEE 802.15.4

组网能力： 星型网、树型网、链型网、网状网数据传输速率 : 最大 250Kbps

低功耗选择： 控制 SLEEP 引脚，进入或退出低功耗模式；通信时延 : 15ms （激活或信道接入）， 30ms （设备搜索）输出功率 : 通过编程可控最大发射功率 : 0dbm

天 线 : 2.4G SMA 外置天线通信距离 : 0—100 米

通信模块

JTAG底板

我们的工作进展USB 适配器 频 段： 2.4-2.483GHz

协议标准： IEEE 802.15.4

组网能力： 星型网、树型网、链型网、网状网数据传输速率：最大 250KBps

输出功率： 通过编程可控天 线： 2.4G 贴片天线通信距离： 0—10 米

将无线网络接入到 PC 机数据透明传输通讯距离远抗干扰能力强组网灵活

我们的工作进展无线网关

无线协调器

系统管理网络管理安全管理确定跳信道序列管理通信时隙维护时钟同步

通信协议转换（支持以太网、 EPA 、MODBUS ）地址映射网络管理系统管理服务接口安全管理24DC ± 10 ％（总线供电）

我们的工作进展

无线电动执行器

执行器母板

执行器无线模块天线

USB 适配器

无线手操器

通信距离： 0—100 米电池类型：带充电接口的 DC 3.6V—7V 电池供电工作： 1~2 年湿度测量范围： 0 ～ 100%RH

湿度测量范围： -40 ～ +123.8℃湿度测量精度： ±1.8%RH

温度测量精度： ±0.3℃ （ 25℃ ）

无线温湿度传感器

我们的工作进展

无线阀门定位器

无线压力变送器

无线电磁流量计

无线温度变送器

我们的工作进展

工业无线集成技术

To Host Control System

网关路由器

手操器 手操器

路由器

协调器

我们的工作进展工业无线集成技术 监控界面模拟

网络拓朴监测

下一步的工作计划协议栈的一致性与互可操作性安全技术与安全通信协议 现场测试验证环境 产品化与测试工程应用

真实再现工厂环境下的干扰、多径效应等 RF 信道特征

谢 谢！