WIA-PA的制定與開發(fā)

1、WIA-PA標準中科院沈陽自動化研究所張曉玲2011年3月31日主要內容一、WIA-PA概況二、WIA-PA標準體系與關鍵技術三、WIA-PA運行過程四、WIA-PA開發(fā)要點五、WIA-PA原型產(chǎn)品的測試WIA-PA概況標準名稱標準名稱國家國家制定單位制定單位進展進展WIA-PA中國中科院沈陽自動化所牽頭CDVWirelessHART美國HART基金會FDISISA 100美國美國儀表學會，征集各國技術提案雷聲大、雨點小注：標準制定歷經(jīng)的階段：注：標準制定歷經(jīng)的階段：NP、PAS、CD、CDV、FDISWIA-PA標準體系與核心技術l標準體系標準體系拓撲結構網(wǎng)絡構成協(xié)議棧模型l核心技術核心技術

2、管理架構超幀結構多址方式跳頻技術虛擬通信關系 聚合與解聚 WIA-PA標準體系與核心技術星型+網(wǎng)狀星型WIA-PA標準體系與關鍵技術標準體系l物理：主控計算機網(wǎng)關設備路由設備現(xiàn)場設備手持設備l邏輯：網(wǎng)關冗余網(wǎng)關網(wǎng)絡管理者安全管理者簇首冗余簇首簇成員網(wǎng)絡構成：網(wǎng)絡構成：WIA-PA標準體系與關鍵技術標準體系l協(xié)議棧模型協(xié)議棧模型l報文格式報文格式WIA-PA標準體系與核心技術核心技術l集中式和分布式混合的管理架構集中式和分布式混合的管理架構 WIA-PA標準體系與核心技術核心技術l超幀結構超幀結構CAP:設備加入，簇內管理和重傳CFP:移動設備與簇首間的通信非活動期:簇內通信、簇間通信/休眠 數(shù)

3、據(jù)流數(shù)據(jù)流l多址訪問多址訪問超幀內lTDMA:信標幀、CFP、簇內通信和簇間通信階段lCSMA :CAP超幀間(不同路由設備超幀的活動期)lFDMAlTDMA:信道數(shù)量不足WIA-PA標準體系與核心技術核心技術l跳頻機制跳頻機制自適應頻率切換（AFS）：在不同的超幀周期內根據(jù)信道狀況切換超幀活動期所用信道自適應跳頻（AFH）：根據(jù)信道狀況更換非活動期的簇內通信段的信道時隙跳頻（TH）：按照一定規(guī)律改變非活動期的簇間通信段的信道WIA-PA標準體系與核心技術核心技術l 虛擬通信關系虛擬通信關系目的：l應用對象間通信l網(wǎng)絡協(xié)議對應用的透明化l 分層協(xié)議支持VCR類型Publisher-Subscr

4、iberReport-SinkClient-Server應用層用戶應用用于用戶應用對象的周期性數(shù)據(jù)傳輸用于報警、事件等非周期性事件的報告用于參數(shù)的讀、寫等信息獲取或設置操作通信模式Publisher-SubscriberReport-SinkClient-Server是否雙向否否是端到端重傳否可選是是否支持聚合是否否網(wǎng)絡層冗余路徑支持簇內否否否簇間是是是單播/廣播廣播、單播廣播、單播單播數(shù)據(jù)鏈路子層周期性是否否實時性是可選否通信資源簇內CFP、簇內通信階段的專用時隙CAPCAP簇間簇間通信階段的專用時隙簇間通信階段共享時隙簇間通信階段共享時隙虛擬通信關系虛擬通信關系l兩級聚合兩級聚合數(shù)據(jù)聚合：

5、l現(xiàn)場設備：數(shù)據(jù)聚合對象l多個用戶應用對象時包聚合l路由設備：包聚合對象l多個現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)包l解聚解聚網(wǎng)關設備：解聚對象WIA-PAWIA-PA運行過程運行過程l設備加入l路由配置與資源分配l網(wǎng)絡性能監(jiān)視 l設備離開設備加入 待加入路由設備 已加入路由設備 網(wǎng)狀網(wǎng)絡 信標 加入請求 轉發(fā)加入響應 網(wǎng)絡管理者 轉發(fā)加入請求 轉發(fā)加入請求 加入響應 轉發(fā)加入響應 網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)和 時間同步 安全管理者 通信方式不 做規(guī)定 安全 認證 路由設備通過網(wǎng)關加入路由設備通過在網(wǎng)路由設備加入現(xiàn)場設備通過網(wǎng)關加入-僅適用于星型網(wǎng)絡現(xiàn)場設備通過在網(wǎng)路由設備加入地址分配設備長地址路由設備短地址現(xiàn)場設備短地址路由配置與

6、資源分配路由設備路由設備 現(xiàn)場設備現(xiàn)場設備通信資源分配示例通信資源分配示例網(wǎng)絡性能監(jiān)視路徑失效報告設備狀態(tài)報告 信道狀況報告 ：自適應跳頻路徑失敗報告過程路徑失敗報告過程現(xiàn)場設備狀態(tài)報告過程路由設備狀態(tài)報告過程信道狀況報告過程信道狀況報告過程WIA-PA運行過程設備離開l 設備離開 主動離開：離開設備申請l路由設備離開l現(xiàn)場設備離開被動離開：簇首或網(wǎng)關指令l路由設備離開l現(xiàn)場設備離開WIA-PA運行過程設備離開l路由設備主動離開路由設備主動離開 WIA-PA運行過程設備離開l路由設備被動離開路由設備被動離開 WIA-PA運行過程設備離開l現(xiàn)場設備主動離開現(xiàn)場設備主動離開 現(xiàn)場設備主動離開網(wǎng)關設

7、備現(xiàn)場設備主動離開路由設備WIA-PA運行過程設備離開l現(xiàn)場設備被動離開現(xiàn)場設備被動離開 現(xiàn)場設備被動離開網(wǎng)關設備現(xiàn)場設備被動離開路由設備WIA-PA開發(fā)要點l主要數(shù)據(jù)結構：管理信息庫l主要接口：各層的原語l基于IEEE802.15.4-2006設備特征設備特征l 射頻工作頻率2.4002.4835GHz信道數(shù)16信道間隔5 MHz信道帶寬2.7 MHz調制OQPSK傳輸速率250 kbps接收靈敏度-90 dBm傳輸距離室內大于100m室外大于500m輸出功率15dBm to + 5dBm數(shù)據(jù)加密128-bit AES天線Chip設備特征設備特征數(shù)據(jù)端口以太網(wǎng)（可選）符合IEEE 802.3 標準，10Mbps串口（推薦）符合RS232電氣接口協(xié)議，支持115kbps工作條件 工作電壓（推薦）2.83.6V工作溫度-4085工作濕度1090%RHWIA-PA原型產(chǎn)品的測試網(wǎng)網(wǎng)關關路路由由設設備備現(xiàn)場設備現(xiàn)場設備WIA-PA原型產(chǎn)品的測試l 初始化測試網(wǎng)絡管理者和網(wǎng)關的初始化安全管理者初始化測試l 運行過程測試設備的加入流程 設備