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WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)

WirelessHART通信規(guī)范于2008年9月正式獲得國際電工委員會（IEC）的認(rèn)可，成為工業(yè)無線方面的IEC國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC 62591），它能夠滿足流程工業(yè)對于實(shí)時工廠應(yīng)用中在可靠性、抗干擾性、安全性、組網(wǎng)靈活性和兼容性等方面的需求。

WirelessHART網(wǎng)絡(luò)支持來自眾多制造商的各種各樣的設(shè)備，產(chǎn)品應(yīng)被歸類為5種不同產(chǎn)品類型：

圖1 WirelessHART網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型

n 現(xiàn)場設(shè)備：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場感知或執(zhí)行功能的基本設(shè)備；

n 適配器：連接到現(xiàn)有的HART現(xiàn)場設(shè)備，使其具備無線通信功能；

n 網(wǎng)關(guān)：實(shí)現(xiàn)主機(jī)應(yīng)用程序與屬于無線網(wǎng)絡(luò)成員的設(shè)備之間的通信；

n 網(wǎng)絡(luò)管理器：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)配置，安排網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信，管理路由表以及監(jiān)控和報告無線網(wǎng)絡(luò)的健康狀況；

n 手持設(shè)備：用于配置、維護(hù)或控制工廠資產(chǎn)。

協(xié)議層

WirelessHART協(xié)議棧遵循OSI 7層協(xié)議模型體系結(jié)構(gòu)。包括物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。

圖2 OSI 7層協(xié)議模型與WirelessHART協(xié)議結(jié)構(gòu)對比

物理層

WirelessHART物理層基本上是基于IEEE 802.15.4-2006 2.4GHz DSSS的物理層。該層定義了射頻特征，如信號方式、信號強(qiáng)度和設(shè)備靈敏度。WirelessHART工作于2400 ~ 2483.5MHz的免費(fèi)ISM頻段，其數(shù)據(jù)傳輸速率可高達(dá)250kbit/s。該頻段被劃分16個信道，并被編號為11~26，兩個相鄰的信道之間的頻間距為5MHz。

數(shù)據(jù)鏈路層

WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)的一個顯著特征是基于時間同步的數(shù)據(jù)鏈路層。WirelessHART數(shù)據(jù)鏈路層的通信時隙被嚴(yán)格定義為10ms，并利用TDMA技術(shù)支持沖突避免和確定性通信。

網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層

網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層共同為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供安全、可靠的通信。為了支持Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個WirelessHART設(shè)備都要求能為其他設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

應(yīng)用層

應(yīng)用層是WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)的最頂層，它定義了各種設(shè)備命令、響應(yīng)、數(shù)據(jù)類型和狀態(tài)報告。在WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)中，設(shè)備和網(wǎng)關(guān)之間的通信是基于命令和響應(yīng)的。應(yīng)用層負(fù)責(zé)解析報文內(nèi)容、提取命令號、執(zhí)行制定的命令，以及產(chǎn)生響應(yīng)。

安全體系結(jié)構(gòu)

WirelessHART網(wǎng)絡(luò)是一種安全的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。WirelessHART的MAC層和網(wǎng)絡(luò)層都提供了安全服務(wù)。MAC層結(jié)合使用了循環(huán)冗余校驗（CRC）和消息完整性代碼（MIC），從而能提供跳到跳的數(shù)據(jù)完整性服務(wù)。發(fā)送方和接收方都使用了CCM模式和AES-128塊加密算法來產(chǎn)生和驗證MIC。網(wǎng)絡(luò)層采用了各種密鑰以提供端到端的加密和數(shù)據(jù)完整性服務(wù)。WirelessHART安全體系定義了四種密鑰：

n 當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)密鑰的時候，公共密鑰被用來產(chǎn)生MAC層的MIC；

n 網(wǎng)絡(luò)密鑰被所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備共享，并被網(wǎng)絡(luò)設(shè)備用來產(chǎn)生MAC層的MIC；

n 入網(wǎng)密鑰對于每個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而言都是唯一的。在設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)過程中，入網(wǎng)密鑰被網(wǎng)絡(luò)管理器用來認(rèn)證申請入網(wǎng)的新設(shè)備；

n 會話密鑰由網(wǎng)絡(luò)管理器創(chuàng)建。會話密鑰對于兩個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的端到端連接都是唯一的，它被用來提供端到端的加密和數(shù)據(jù)完整性服務(wù)。會話密鑰又可以進(jìn)一步分為單播密鑰和廣播密鑰。

中科博微WirelessHART系列產(chǎn)品

中科博微的智能無線產(chǎn)品采用專注于過程自動化的WirelessHART無線技術(shù)，具備自組網(wǎng)、自修復(fù)、低功耗、數(shù)據(jù)加密等特點(diǎn)，確保可靠的運(yùn)行以及靈活和快速的安裝。通過我們的無線模塊、無線網(wǎng)關(guān)、無線適配器、無線溫度變送器等產(chǎn)品可快速實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、設(shè)備運(yùn)維與診斷。中科博微的智能無線產(chǎn)品已成為國內(nèi)終端客戶的首選工業(yè)無線通信方案，國際知名企業(yè)也紛紛加入合作的行列中，已經(jīng)在石油化工、電力、冶金、機(jī)械制造等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入點(diǎn)

擁有國內(nèi)第一、國際第三個通過國際認(rèn)證的現(xiàn)場總線協(xié)議棧，國內(nèi)第一個通過國際認(rèn)證的現(xiàn)場總線儀表，國內(nèi)第一個網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)示范應(yīng)用，國內(nèi)第一個通過國際認(rèn)證的功能安全儀表，國內(nèi)第一個通過國際認(rèn)證的無線HART產(chǎn)品等。

中科博微是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化領(lǐng)域國家重要科技計劃項目的主要承擔(dān)單位之一，多年來承擔(dān)了多個國家科技重大專項，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863計劃)，智能制造裝備發(fā)展專項等國家科技計劃項目。

公司在技術(shù)能力、技術(shù)成果及技術(shù)儲備方面積累了豐富的經(jīng)驗，擁有一批實(shí)力雄厚的研發(fā)團(tuán)隊，為公司產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。