[liantaiwei]無線技術進(jìn)行的無線通訊評估試驗——聯泰威電子
引言
無線網絡，顧名思義是利用無線電波而非線纜來實現與計算機設備位置無關的網絡數據傳輸系統，是現代數據通訊系統發(fā)展的一個重要方向(xiàng)。随著(zhe)計算機網絡技術、無線技術以及智能(néng)傳感器技術的相互滲透、結合，産生了基于無線技術的網絡化智能(néng)傳感器的全新概念。這(zhè)種(zhǒng)基于無線技術的網絡化智能(néng)傳感器，使得産業現場的數據能(néng)夠通過(guò)無線鏈路直接在網絡上傳輸、發(fā)布和共享。無線通訊技術能(néng)夠在工廠環境下，爲各種(zhǒng)智能(néng)現場設備、移動機器人以及各種(zhǒng)自動化設備之間的通訊提供高帶寬的無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構，在一些特殊環境下有效地彌補了有線網絡的不足，進(jìn)一步完善了産業控制網絡的通訊性能(néng)。
應用
目前，在産業自動化領域中無線通訊技術協議主要是：對(duì)于可用于現場設備層的無線短程網，采用的主流協議是IEEE 802.15.4（ZigBee）；對(duì)于大數據容量的短程無線通訊，則是IEEE 802.15.3；而對(duì)于适應較大傳輸覆蓋面(miàn)和較大信息傳輸量的無線局域網，采用的是IEEE 802.11系列。其中應用的重點是無線短程網和無線局域網。
無線短程網 （傳感器網絡Sensor Networks）
現場設備層無線通訊迅速進(jìn)進(jìn)工控領域，其中一個突破口是現場總線和無線通訊技術的結合。以Zigbee網絡爲例，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）數據傳輸可靠性高：采用了碰撞避免機制，同時(shí)爲需要固定帶寬的通訊業務預留了專用時(shí)隙，避免了發(fā)送數據時(shí)的競争和沖突。3）網絡容量大：一個Zigbee網絡可以容納最多65536個從設備和一個主設備，一個區域内可以同時(shí)存在最多100個Zigbee網絡。4）時(shí)延小：針對(duì)時(shí)延敏感的應用做了優化，通訊時(shí)延和休眠狀态激活的時(shí)延都(dōu)非常短。設備搜索時(shí)延典型值爲30ms，休眠激活時(shí)延典型值爲15ms，活動設備信道(dào)接進(jìn)時(shí)延爲15ms。5）兼容性：與現有的控制網絡标準無縫集成(chéng)。通過(guò)網絡協調器（Coordinator）自動建立網絡，采用CSMA-CA方式進(jìn)行信道(dào)存取。爲了可靠傳遞，提供全握手協議。6）安全性：Zigbee提供了數據完整性檢查和鑒權功能(néng)，加密算法采用AES-128，同時(shí)各個應用可以靈活确定其安全屬性。7）實現本錢低：模塊的初始本錢較低。
典型的産品和應用爲：2004年Honeywell推出的基于ZigBee無線傳輸協議的無線變送器XYR 5000系列；OMRON的無線鏈接Device Net現場總線主站WD30-ME和從站WD30-SE； 德國(guó)schild knecht公司推出的無線Profibus-DP産品DE 3000系列；ABB在瑞典的Boliden加工廠利用Ember的無線技術進(jìn)行的無線通訊評估試驗。
無線局域網（Wireless LAN）
自從1977年第一個民用網系統ARCnet投進(jìn)運行以來，有線局域網以其廣泛的适用性和技術價格方面(miàn)的上風，獲得了成(chéng)功并得到了迅速發(fā)展。然而，在産業現場，一些産業環境禁止、限制使用電纜或很難使用電纜，有線局域網很難發(fā)揮作用，因此無線局域網技術得到了發(fā)展和應用。随著(zhe)微電子技術的不斷發(fā)展，無線局域網技術將(jiāng)在産業控制網絡中發(fā)揮越來越大的作用。在産業自動化領域，有成(chéng)千上萬的感應器，檢測器，計算機，PLC，讀卡器等設備，需要互相連接形成(chéng)一個控制網絡，通常這(zhè)些設備提供的通訊接口是RS-232或RS-485。無線局域網設備使用隔離型信号轉換器，將(jiāng)産業設備的RS-232串口信号與無線局域網及以太網絡信号相互轉換，符合無線局域網IEEE 802.11b和以太網絡IEEE 802.3标準，支持标準的TCP/IP網絡通訊協議，有效的擴展了産業設備的聯網通訊能(néng)力。
無線網通訊協議可采用IEEE802.3來實現點對(duì)點傳輸方式或采用IEEE802.11實現一點對(duì)多點傳輸方式，也可以在普通局域網基礎上通過(guò)無線Hub、無線接進(jìn)站、無線網橋、無線Modem及無線網卡等來實現，其中現場以無線網卡使用最爲普遍。
利用無線局域網組建自動化産業網絡，相比之下具有有線固定網絡無法相比的上風：1）無線網絡拓撲更适合産業網絡應用：支持RS-232産業設備點到點的連接。支持廣播的拓撲，多個RS-232産業設備可組成(chéng)對(duì)等網絡，相互通訊。（RS-232通訊協議無法支持多點通訊）。客戶機/服務器的拓撲，每個RS-232産業設備都(dōu)可以方便、快捷的接進(jìn)無線網絡中，極大的進(jìn)步了信息處理能(néng)力。2）無需布線，省往了施工的麻煩：無線局域網利用無線電波傳輸數據信号，适合于難于布線的環境中搭建數據傳輸網絡。在産業現場，展設的線纜輕易受到頻繁的觸碰損壞，無線網絡則保證了網絡的安全性。3）覆蓋範圍廣：無線局域網在開(kāi)放空間覆蓋半徑達550米，室内一般覆蓋半徑爲300-400米，通過(guò)室外無線設備傳輸間隔可以達到幾十公裡(lǐ)。
現主要應用在遠程視頻傳輸、門禁/考勤治理系統、安防治理系統、生産設備聯網自動化、電信/光纖網絡監控、醫療/實驗儀器聯網自動化、産業/流程聯網控管等領域。
藍牙技術（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字通訊的技術标準。自從提出該技術以來，藍牙技術的發(fā)展異常迅速。藍牙Bluetooth作爲一種(zhǒng)新的短間隔無線通訊技術标準，受到全世界越來越多産業界生産廠家和研究機構的廣泛關注。近年來，世界上一些權威的标準化組織，也都(dōu)在關注藍牙技術标準的制定和發(fā)展。例如，IEEE的标準化機構，也已經(jīng)成(chéng)立了802．15工作組，專門關注有關藍牙技術标準的兼容和未來的發(fā)展等題目。IEEE 802．15．2 TG2是探讨藍牙如何與IEEE 802．11b無線局域網技術共存的題目；而IEEE 802．15．3 TG3則是研究未來藍牙技術向(xiàng)更高速率（如10-20Mbits/s）發(fā)展的題目。國(guó)内的一些生産廠家與研究部分也預備開(kāi)始組織藍牙技術産品的開(kāi)發(fā)。
藍牙是取代數據電纜的短間隔無線通訊技術，可以支持物體與物體之間的通訊，工作頻段是全球開(kāi)放的2．4GHz頻段，可以同時(shí)進(jìn)行數據和語音傳輸，傳輸速率可達到10Mb/s，使得在其範圍内的各種(zhǒng)信息化設備都(dōu)能(néng)實現無縫資源共享。 藍牙技術的應用非常廣泛而且極具潛力。它可以應用于無線設備（如PDA、手機、智能(néng)電話、無繩電話）、圖像處理設備（照相機、打印機、掃描儀）、安全産品（智能(néng)卡、身份識别、票據治理、安全檢查）、消費娛樂（耳機、MP3、遊戲）、汽車産品（GPS、ABS、動力系統、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）、醫療健身、建築、玩具等領域。
發(fā)展方向(xiàng)
1）當前重要的發(fā)展方向(xiàng)是通訊協議的标準化。如無線系統與現有系統的共存性（Co-existence），不同廠家設備的相互可操縱性以及系統之間的相互協作性，這(zhè)些都(dōu)有賴于制定能(néng)被(bèi)普遍接受的無線通訊協議。
2）無線局域網今後(hòu)的研究方向(xiàng)主要集中在安全性、可靠性、能(néng)耗性、移動周遊、網絡治理以及與其它移動通訊系統之間的關系等題目上。其發(fā)展方向(xiàng)有：更高的通訊速率；研發(fā)智能(néng)天線進(jìn)一步進(jìn)步頻譜利用率，增加覆蓋範圍；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(jìn)。
3）現場總線的無線傳輸的可行性正在評估，無線通訊技術將(jiāng)會(huì)和現場總線技術更加緊密結合。
4）無線傳輸目前尚處在發(fā)展的早期階段。無線技術首先會(huì)用在樓宇自動化、自動抄表、事(shì)故響應、設備監控等領域得到應用。當前較适宜應用的行業有：汽車制造、食品加工、制藥和設備資産跟蹤等。
5）由于工廠無線技術種(zhǒng)類較多，技術特征差異比較大，無線通訊隻是現有有線通訊系統的一種(zhǒng)發(fā)展和重要補充，決非一種(zhǒng)替換，産業控制網絡將(jiāng)向(xiàng)有線和無線相結合方向(xiàng)發(fā)展。
近年來，以太網、互聯網等網絡架構已越來越廣泛的應用于自動化産業領域，取代傳統的串口通訊將(jiāng)成(chéng)爲自動化系統通訊的主流。無線局域網技術在産業控制中的應用，主要包括數據采集、視頻監控等，幫助用戶實現移動設備與固定網絡的通訊或移動設備之間的通訊，且堅固、可靠、安全。它适用于各種(zhǒng)産業環境，即使在極惡劣的情況下也能(néng)夠保證網絡的可靠性和安全性。在設備層則將(jiāng)現場感應器、檢測器、PLC、讀卡器或其他設備，互相連接形成(chéng)一個無線傳感器控制網絡，作爲信息系統内治理收集數據的工具。現在終極用戶和系統集成(chéng)商都(dōu)對(duì)無線傳感器網絡技術表現出了越發(fā)濃郁的愛好(hǎo)。工廠無線通訊的發(fā)展遠景看好(hǎo)，國(guó)内業界應該更緊密地關注該項技術。
深圳市西城微科電子有限公司(聯泰威電子有限公司)位于深圳市福田區，是以軟件開(kāi)發(fā)和芯片代理爲主營業務的科技型企業。公司從2005年開(kāi)始從事(shì)芯片代理及方案開(kāi)發(fā)，對(duì)單片機和标準芯片的選型有著(zhe)豐富的經(jīng)驗，可以爲客戶提供最佳的産品和最優質的服務。
公司代理合泰、芯海、紘康、松翰、華潤、晟矽微電、敏芯等國(guó)際知名品牌公司的産品，可以爲客戶提供：8位/32位MCU、LCD/LED/VFD驅動、EEPROM存儲器、電源管理、時(shí)鍾電路、低功耗運放、觸摸按鍵等一系列标準IC與技術支持。公司緻力于不同領域電子産品的研發(fā)，可以爲客戶提供自信的藍牙秤方案、藍牙四電極/八電極交流測脂方案、藍牙直流測脂方案、藍牙PM2.5方案、藍牙心率檢測方案、藍牙電量檢測方案、普通電子秤方案、胎壓計方案、血壓計方案、紅外耳溫槍方案、電子體溫計方案、LED電源驅動、觸控開(kāi)關、充電器、移動電源、報警器、單車表、計步器、熱電偶、電池電量儀等産品的相關成(chéng)熟方案。
公司有著(zhe)各種(zhǒng)電子方案的深厚開(kāi)發(fā)經(jīng)驗，歡迎廣大客戶定制開(kāi)發(fā)方案。公司以市場需求爲導向(xiàng)，客戶需求爲己任，盡可能(néng)的爲客戶提供最新的市場資訊，最佳的産品與做優質的服務，以争取和客戶取得雙赢，實現永續經(jīng)營爲追求之目标。
