無線標準的共存性和互操作性

無線數(shù)據(jù)傳輸進入工業(yè)領(lǐng)域，意味著監(jiān)視和控制、無線傳感器技術(shù)和IT的會聚。這種三合體中的每種技術(shù)都有自己標準和操作規(guī)程。現(xiàn)在采用無線技術(shù)和將來打算采用這種技術(shù)的人員所遇到的問題都是技術(shù)、標準和操作規(guī)則的紊亂現(xiàn)象。

IEEE標準

在無線領(lǐng)域，IEEE 在開發(fā)無線方案標準方面起到了關(guān)鍵性的技術(shù)作用。IEEE已描述了無線個人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)、無線城市局域網(wǎng)(WMAN)和無線廣域網(wǎng)(WWAN)的覆蓋區(qū)域。把增加移動性和數(shù)據(jù)率考慮到應(yīng)用中時，每個標準中的變形都會增加。對于特殊網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)開發(fā)，可能跨越另外網(wǎng)絡(luò)。此外，無線服務(wù)(如尋呼機，蜂窩電話)必須考慮應(yīng)用系統(tǒng)的共存性和互操作性。

無線數(shù)據(jù)通信最重要的IEEE標準是802.xxx。IEEE802.11無線標準規(guī)定客戶和基站或接入點之間以及無線客戶之間的空中接口。這些標準類似有線Ethernet LAN的V802.3標準。IEEE802.11規(guī)范針對物理(PHY)和媒體接入控制(MAC)層，設(shè)計解決無線LAN設(shè)備制造商之間的兼容性問題。

IEEE802.15工作組為低復(fù)雜性和低功率無線連接提供標準�，F(xiàn)有四個IEEE802.5標準課題在開發(fā)：

·IEEEStd 802.15.1-2002-1Mbps WPAN/Bluetooth V1.X派生規(guī)范。

·P802.15.2-推薦為非特許頻段共存的操作規(guī)范。

·P802.15.3-多媒體和數(shù)字圖像的20＋Mpbs高數(shù)據(jù)率WPAN。

·P802.15.3a-802.15.3的110＋Mbps較高數(shù)據(jù)率更迭的PHY。

·P802.15.4-互動玩具、傳感器和自動化需要的200kbps最高數(shù)據(jù)率。

IEEE802.16規(guī)范支持固定寬帶無線接入系統(tǒng)開發(fā)，以迅速實現(xiàn)創(chuàng)新、經(jīng)濟和互操作、多用戶寬帶無線接入產(chǎn)品在世界范圍的應(yīng)用。

為了實現(xiàn)功能跨越不同類型網(wǎng)絡(luò)的目的，IEEE委員會已幾年工作在數(shù)據(jù)輸送中識別關(guān)鍵邏輯元件。某些元件屬于物理信道的描述或性能指標，另一些元件屬于信道控制(即媒體接入控制層)。此外，往往還需要兩種輸送方法之間的橋接，例如插CAT5線到802.11路由器時，就需要這種橋接。802規(guī)范意味著確定互操作如何影響執(zhí)行。802.xx標準的概況示于圖1。

促進者和支持者

已形成商業(yè)組織來支持每種標準或支持標準中的一部分。例如，Wireless Fidelity(WiFi)聯(lián)盟是與IEEE802.11標準有關(guān)的商業(yè)組織。WiFi聯(lián)盟是一個全球非贏利的業(yè)內(nèi)商業(yè)聯(lián)合會。有200多個會員公司，它致力于促進WLAN增長。此聯(lián)盟檢驗程序確保來自不同制造商WLAN產(chǎn)品的互操作性，目標是增強無線用戶的經(jīng)驗。從2000年3月開始，已有2000多個產(chǎn)品被WiFi認證，促進WiFi應(yīng)用在消費和娛樂市場。

WiFi市場成功，使類似聯(lián)盟或組織促進WPAN和WWAN。其中一個組織結(jié)合ZigBee協(xié)議，可以跨接(和控制)802.15.4無線網(wǎng)絡(luò)。ZigBee聯(lián)盟是促使可靠、經(jīng)濟、低功率無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視和控制產(chǎn)品發(fā)展，這些產(chǎn)品是基于全球開放標準基礎(chǔ)上的。聯(lián)盟聲稱，接收器公司將有一個標準基無線平臺，此平臺等于遠程監(jiān)視和控制應(yīng)用是最佳的，這包括簡單、可靠、低成本、低功率的優(yōu)點。成立類似的商業(yè)組織支持藍牙和與IEEE802.15.1有關(guān)的WPAN。

可供選擇的方案

網(wǎng)絡(luò)正在進一步細化，這與數(shù)據(jù)率有關(guān)。傳輸率200kbps的802.15.4現(xiàn)在被認為低數(shù)據(jù)率無線個人區(qū)域網(wǎng)(LR-WPAN)�；�于超寬帶的另一種無線技術(shù)。工作在短距離內(nèi)，具有高數(shù)據(jù)率。因此，有高數(shù)據(jù)率無線個人區(qū)域網(wǎng)(HR-WPAN)。大量數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用可從此技術(shù)中受益，這不可避免促使共同組織/聯(lián)盟的成立。Wimedia聯(lián)盟代表Wimedia 與Multiband ofdm 聯(lián)盟SIG(MBOA-SIG)的組合，兩個頂級組織為消費電子，移動和PC應(yīng)用制訂UWB行業(yè)規(guī)范和認證程序。

隨著移動性要求的增加，人們進入無線寬區(qū)域網(wǎng)，早期這是蜂窩電話網(wǎng)絡(luò)的象征。在IEEE數(shù)據(jù)傳輸范圍，寬帶無線系統(tǒng)標準是用IEEE802.16支持的。此標準的同伴共同聯(lián)盟是WiMAX(無線微端接入聯(lián)盟)。

有大量其他無線數(shù)據(jù)傳輸努力正在進行中的，如IEEE1394(FireWire)的變形、IEEE1073(媒體信息的無線傳輸)和傳感器標準IEEE1451.5。

頻率

在某些情況下采用特許頻率是可能的，但與這些IEEE標準和相關(guān)業(yè)界聯(lián)盟有關(guān)的大多數(shù)無線數(shù)據(jù)傳輸是在ISM(工業(yè)、科學、醫(yī)療)頻段。盡管注意到915和2450MHz頻段，但ISM頻段有大量的頻域配置。

可考慮的工作是在ISM頻段的5GHz區(qū)域。這些工作是與WiFi、WiMAX和ZigBee(將來)的應(yīng)用緊密配合。某些情況下，隨著世界范圍采用5GHz頻率，會帶來問題。在美國，應(yīng)用頻段是5.15~5.35GHz和5.725~5.85GHz。在美州和亞洲5GHz工作范圍基本上和美國相同，但歐洲工作頻段是5.15~5.35GHz和5.47~5.725GHz。

共存性和互操作性

對給出的所有無線變形標準，每一種都有共同/市場聯(lián)盟和幾千種產(chǎn)品支持，能否保證這些所有裝置可共存在相同的物理占位和頻率區(qū)間？換一種方式，如果你們的設(shè)備中采用工作在2.4GHz無線監(jiān)控系統(tǒng)，IT部門隨后同意并采用2.4GHzWiFi網(wǎng)絡(luò)，保安部門安裝2.4GHz無線監(jiān)視攝像和電話班2.4GHz無繩電話，這些所有設(shè)備能工作在同一時間嗎？

應(yīng)用系統(tǒng)的互操作性和互工作性有關(guān)的同組問題，邏輯上是緊隨著共存的熱點問題。由于認識到此問題，有非特許頻段推薦的共存操作規(guī)程P802.15和無線數(shù)據(jù)傳輸共存的802.19。在邏輯形式方面，802.15.2組確定的任務(wù)是使在WPAN中共存，802.19的責任主要是完成無線傳輸?shù)乃�有變形�?/p>

無線標準必須與工業(yè)實現(xiàn)相一致。例如，傳感器網(wǎng)絡(luò)是否遵守不同的標準，工業(yè)系統(tǒng)接收來自無線傳感器的數(shù)據(jù)嗎？從學術(shù)領(lǐng)域變?yōu)楣�業(yè)方面的現(xiàn)實應(yīng)用需要一定時間。

工業(yè)方面負責擬定功能無線技術(shù)的ISA的SP100委員會已規(guī)定了如下關(guān)鍵術(shù)語：

·共存性：一個系統(tǒng)在有其他系統(tǒng)采用或類似標準的環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)的能力。

·互操作性：用單一的標準兩個系統(tǒng)執(zhí)行一個給定任務(wù)的能力。

·互工作性：兩個系統(tǒng)執(zhí)行一個任務(wù)(每個系統(tǒng)實現(xiàn)不同的標準)的能力。

工業(yè)裝置的標準和協(xié)議

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)工作在相當復(fù)雜的裝置中，這是因為一些操作的關(guān)鍵性質(zhì)(例如，閥門在5ms內(nèi)關(guān)閉，否則爆炸發(fā)生)所致。在工廠網(wǎng)絡(luò)中，裝置、開關(guān)、控制器，執(zhí)行機構(gòu)和計算機都是通過操作軟件來連接。隨著層間連接，每層的所需都是不同的。

無線工業(yè)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟(WENA)促進工業(yè)裝置采用無線網(wǎng)絡(luò)，它提供各種無線網(wǎng)絡(luò)，提供無線方案的的中立技術(shù)信息。