介紹

新建工廠的無線技術應用已逐步在過程工業領域獲得認可,與傳統的有線方案相比,它的安裝成本更低、安裝速度更快。無線應用包括監測過程和設備狀態、使工廠人員更方便地獲得工廠任何地方的信息、可跟蹤到遠程設備和人員的情況。

然而,還有一些過程工業對采用這項新技術或其它新的解決方案存有疑慮,主要擔心多種無線技術互相之間可能存在射頻干擾而影響主要通訊的可靠性,例如使用IEEE  和IEEE .4[1] 協議的無線電。

因為和.4無線電通訊采用的也是用于工業、科技和醫療的波段,業內人士曾提出這樣一個問題:這些技術是否能夠共存？以往對這些問題的諸多研究主要針對這2種無線電通訊方式的靜態頻道運行。在實際應用中,還沒有數據可以證明采用跳頻和全網格網絡等先進技術的設備是否可以共存。

來自于艾默生過程管理公司和思科系統公司的基于開放的、標準化的無線結構正是采用了這些先進技術為現場網絡和工廠網絡提供具有高可靠性的通訊。進一步對該結構的多種應用進行測試表明,即使在最嚴酷的工況中,這些技術也完全可以共存。

在使用一個綜合性的無線網絡時,還需要考慮網絡設計的其它一些方面,如安全和網絡管理。本文主要介紹無線電頻率的兼容性以及它如何在艾默生/思科的方案中實施。思科和艾默生可提供針對安全和網絡管理方面的方案,并將繼續致力于測試和發布最佳的過程工業無線網絡方案。

筆者作者衷心感謝Dust Networks公司的Kris Pister先生為本文提供數據和相關信息。

共存性的基本知識

共存的意思就是“一套系統可在共享環境中工作,在此共享環境中,其它系統無論是否使用相同的標準都可以各自工作。”這是根據點到點數據傳遞成功率來衡量的。

當2個以上的傳送包具有足夠的干擾能量或頻率(除非網絡本身的設計就是抗干擾的),設備的共存就有問題了。人們處理這種問題的方法包括以下幾種:

頻率多樣性--跳頻

時間多樣性—時分多路復用和空頻道檢測

功率多樣性—低功率輸出( <= 10dBm)

空間多樣性—網狀技術通過多組跳頻而不是輸出功率來進行網絡覆蓋。

編碼多樣性—采用先進的直接序列展頻技術

下圖顯示的是使用IEEE (Wi-Fi)和IEEE .4無線電傳輸中存在的潛在干擾。

艾默生無線技術共存性在開放的、基于標準的工廠內的應用 - 1" src="http://data.51spec.com:88/51spec/202207/13/190433421.jpg"/>

如果是重疊頻道,室內的輻射功率是.4的10到100倍,而在室外將達到400倍。

對于非重疊通道, b/g的側斜率會影響.4通道,使之落入 b/g通道之間的保護頻帶(上圖中紫色區域),但其程度較小。在北美洲,這些通道編號為15、20、25和26；在歐洲,這些通道編號為15、16、21和22。

盡管之前在這個領域的研究和測試表明,對于.4是有影響的,但必須聲明,所有這些測試中的無線電通訊都沒有采用以上提到的技術,我們將這些技術都歸到一種叫時間同步網絡協議的方式中,通過這種方式可以減少干擾的影響。

低功率.4無線電對于的影響應該會降到最低。