2、网格风格无线控制网络中高可靠性操作的选择性部署

网格风格无线控制网络中高可靠性操作的选择性部署

1. 引言

无线通信具备诸多优势，如消除安装成本、增强灵活性和便于维护等。然而，在工业过程控制领域，无线网络的应用面临着可靠性、安全性、速度和电池寿命等方面的质疑。为解决这些问题，新兴技术不断涌现，力求与现有的有线过程控制设备兼容。

国际自动化协会（ISA）批准了 ISA - 100.11a 无线标准，即“工业自动化无线系统：过程控制及相关应用”，以满足工业无线用户和低能耗固定、便携式及移动设备运营商的需求。该标准对协议套件、系统管理、网关和安全性等方面进行了详细规定。

基于成熟且广泛应用的有线 HART 技术，新建立的 WirelessHART 标准为分布式过程控制应用提供了强大的无线协议。其关键优势在于可靠性、安全性和高效的电源管理设计。特别是，它采用了网状网络、信道跳频和时间同步消息等先进技术，以应对无线信道的瞬态不稳定性。该协议规定了新的数据链路层和网络层，但从传输层起与有线 HART 协议兼容，目前已在过程控制市场得到实施和部署，主要应用于关键设备的状态和性能监测。

所有 WirelessHART 设备都具备路由功能，使 WirelessHART 网络简单且自组织。它采用图路由和源路由，在过程控制中更倾向于图路由。这种路由方案根据特定的路由算法，沿着网络管理器预先定义的路径传输消息。为应对信道错误，路径冗余不可或缺，因此图路由包含一条或多条不同的路径。然而，可用的冗余路径数量以及如何选择次要路径，取决于底层网络拓扑和目标工业应用。

此前提出了一种适用于运行 WirelessHART 的网格拓扑网络的路由和时隙分配方案，将每个矩形路径视为一对主路径和次路径。基于所谓的拆分 - 合并（S