38、工业互联网通信与网络：标准化协议栈与应用层协议解析

工业互联网通信与网络：标准化协议栈与应用层协议解析

1. 标准化协议栈中的寻址与路由

在工业互联网的通信网络中，不同的标准化协议栈有着各自独特的寻址与路由设计，以满足多样化的工业需求。下面将详细介绍WirelessHART、ISA100.11a和RPL这三种常见协议栈的相关内容。

1.1 WirelessHART协议栈

WirelessHART的路由功能位于网络层，采用辅助式方法，依赖网络管理器为所有设备创建路由信息。网络管理器需要从子网络中的所有设备收集必要信息。
- 网络地址分配 ：设备加入WirelessHART网络时，网络管理器会分配一个16位（2字节）的网络地址，主要是为了节省在每个数据包中发送设备完整物理地址（通常为8字节）的开销。同时，加入的设备会发送一份发现的邻居列表。
- 路由方案 ：
- 源路由 ：数据报文中包含完整的路由信息，通常用于网络管理器进行诊断。
- 基于图的路由 ：网络管理器为子网络构建多个有向图，这些图不唯一且可能重叠，以提供备用路由。设备会为每个图获得一个额外的图ID。当设备要发送数据时，选择相应的图ID并写入网络报文，中间设备根据该图ID转发报文，直到到达目的地。

研究表明，基于图的路由在最坏情况下的可靠性方面优于源路由，但代价是更高的能耗和更长的延迟。此外，WirelessHART是HART的无线扩展，旨在发送HART命令，其应用层已明确指定，有利于与已部署的HART解决方案实现互操作性。要将WirelessHART网络集成到基