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五、無(wú)線技術(shù)在工控網(wǎng)絡(luò)2113中的應(yīng)用方案及使用設(shè)備5261

1.無(wú)線工業(yè)控制的方法

通過(guò)使4102用基于無(wú)線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化1653智能傳感器，結(jié)合目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的各種基于IEEE 802.11b的無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)橋，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的一種應(yīng)用方案。無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)橋用作無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)（AP），基于無(wú)線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、處理，并以TCP/IP協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，通過(guò)無(wú)線鏈路發(fā)送到AP，由于無(wú)線鏈路和有線以太網(wǎng)高層均采用TCP/IP協(xié)議，且低層協(xié)議對(duì)高層協(xié)議是透明的，就實(shí)現(xiàn)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接。通過(guò)Internet，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2．無(wú)線設(shè)備的選擇

要實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，需要選擇的設(shè)備一般為兩種。一種為無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)橋，可將多個(gè)無(wú)線站點(diǎn)連入已有的局域網(wǎng)之中；另一種為無(wú)線通訊裝置，例如無(wú)線網(wǎng)卡、無(wú)線Modem等。下面介紹一下研華公司的無(wú)線裝置。

A．WLAN-9200系列11Mbps工業(yè)無(wú)線局域網(wǎng)接入器

WLAN-9200是一款用于室外的增強(qiáng)11Mbps無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)橋。它能夠在無(wú)須任何物理布線的情況下，將多個(gè)遠(yuǎn)程站連接到局域網(wǎng)中。

特點(diǎn):

·支持IEEE 802.1lb標(biāo)準(zhǔn)2.4GHz ISM頻段

·支持高級(jí)用戶驗(yàn)證，提供堅(jiān)固的安全性WEP128，MAC地址控制

·帶符合IP 66/NEMA 4x標(biāo)準(zhǔn)的防水銹外殼，保護(hù)系統(tǒng)不被損壞

·提供冷卻風(fēng)扇和加熱器，防止系統(tǒng)過(guò)熱和過(guò)冷

·提供按鈕和LED顯示，可方便的設(shè)置溫度

·采用IP66防水接口，保護(hù)電源、LAN和無(wú)線接口

·提供各種天線，用于增大傳輸距離

WLAN-9200是一款用于室外的增強(qiáng)11Mbps無(wú)線局域網(wǎng)網(wǎng)橋。它能夠在無(wú)須任何物理布線的情況下，將多個(gè)遠(yuǎn)程站連接到局域網(wǎng)中。這樣就節(jié)省了大量維護(hù)及組建相應(yīng)電纜網(wǎng)絡(luò)的成本。WLAN-9200帶有一個(gè)堅(jiān)固的外殼，可以防止水、酸、閃電、低溫及高溫對(duì)系統(tǒng)的破壞。由于這些特點(diǎn)，WLAN-9200工作極為穩(wěn)定和可靠，是室外應(yīng)用的理想選擇。因此，WLAN-9200非常適合在布線困難的惡劣場(chǎng)所使用，如水庫(kù)和建筑物。WLAN-9200與IEEE 802.1lb標(biāo)準(zhǔn)兼容，具有各種強(qiáng)大功能。在提供高度安全保護(hù)（WEP：128位），DHCP客戶、SNMP代理等的同時(shí)，能夠提供11Mbps的高傳輸速度。此外，為了滿足室外惡劣環(huán)境下的使用要求，WLAN-9200還提供了先進(jìn)的系統(tǒng)保護(hù)功能：發(fā)光保護(hù)、冷卻風(fēng)扇、加熱器、防水接口、工業(yè)設(shè)備箱、電源/LAN同軸電纜等。

成本低，安裝簡(jiǎn)便

WLAN-9200可以將不同的分布式站點(diǎn)連接在一起，組成一個(gè)更寬范圍的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。它能夠節(jié)省到遠(yuǎn)程地點(diǎn)的布線成本。WLAN-9200采用了專門的設(shè)計(jì)，用戶可以方便快捷的將其裝上或拆下。此外，WLAN-9200還提供了按鈕和LED顯示，用于顯示和設(shè)置高/低溫度。用戶可以使用它快速組建自己的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。為了能夠在更遠(yuǎn)的范圍內(nèi)使用，WLAN-9200還提供了各種天線，用于延長(zhǎng)傳輸距離。

可靠穩(wěn)定的堅(jiān)固設(shè)計(jì)

WLAN-9200采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)，帶有一個(gè)不生銹的防水外殼，能夠?qū)ο到y(tǒng)起到有效的保護(hù)。它符合IP 66/NEMA 4x標(biāo)準(zhǔn)，具有耐腐蝕、防紫外線、安全和自動(dòng)滅火的特點(diǎn)。為了防止WLAN-9200內(nèi)部過(guò)熱或過(guò)冷，研華還在它的內(nèi)部設(shè)計(jì)了一個(gè)冷卻風(fēng)扇和一個(gè)加熱器，用戶可以設(shè)置高/低溫度設(shè)置。當(dāng)工作溫度高于或低于用戶指定的溫度時(shí)，冷卻風(fēng)扇或加熱器就會(huì)開始工作。此外，WLAN-9200還提供了防水接口和防閃電保護(hù)，可以對(duì)電源，局域網(wǎng)和天線接口起到保護(hù)的作用。

遠(yuǎn)程站點(diǎn)之間的快速數(shù)據(jù)傳輸

WLAN-9200與高速無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.1 lb完全兼容，它提供11Mbps（在空氣中）的速度，可以進(jìn)行更快的數(shù)據(jù)傳輸。WLAN-9200在2.4GHz ISM頻段采用了DSSS技術(shù)，不會(huì)被噪聲所干擾，使數(shù)據(jù)的傳輸更加安全和可靠。

保持通信的私有性

WLAN-9200采用了多種安全功能對(duì)您的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保護(hù)（WEP128加密，MAC地址控制及口令安全）。通過(guò)采用先進(jìn)的WEP128加密，您可以選擇WEP密匙來(lái)保護(hù)您的數(shù)據(jù)，防止未授權(quán)的無(wú)線用戶查看這些數(shù)據(jù)，只有接入點(diǎn)和無(wú)線適配器的可接入性，多種安全機(jī)制協(xié)同工作，能夠有效防止對(duì)有線及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的未授權(quán)訪問(wèn)。

B.ADAM-4550系列2.4GHz無(wú)線調(diào)制解調(diào)器（RS-232/485接口）

ADAM-4550是一款直序擴(kuò)頻無(wú)線調(diào)制解調(diào)器。它工作在2.4GHz的ISM波段上，該波段在全球都可以無(wú)需申請(qǐng)即可使用。通過(guò)RS-232或RS-485串口，ADAM- 4550可以以高達(dá)115.2Kbps的速度與計(jì)算機(jī)或其它設(shè)備進(jìn)行通信。

ADAM-4550以半雙工的方式工作，并以1Mbps的速率進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。它具有100mW的輸出功率，并且如果使用自帶的小型天線，它的傳輸距離可達(dá)150米，如果使用研華的高增益室外天線，其傳輸距離可以超過(guò)20公里（視距）。

RS-485標(biāo)準(zhǔn)支持半雙工通信。這意味著使用一對(duì)雙絞線即可進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。通常由握手信號(hào)RTS（請(qǐng)求發(fā)送）來(lái)控制數(shù)據(jù)流的方向。但在ADAM-4550中帶有一個(gè)專門的I/O電路，它可以用來(lái)偵測(cè)數(shù)據(jù)流向，在不需要握手信號(hào)的情況下自動(dòng)切換傳輸方向。

ADAM-4550無(wú)線調(diào)制解調(diào)器提供了可靠的“點(diǎn)到點(diǎn)”或“點(diǎn)到多點(diǎn)”的網(wǎng)絡(luò)無(wú)線連接。一個(gè)典型應(yīng)用是將一個(gè)ADAM-4550模塊通過(guò)RS-232與主計(jì)算機(jī)相連，將其它ADAM-4550模塊放置在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)。每個(gè)ADAM-4550模塊都可以通過(guò)RS- 4550網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程設(shè)備相連接。遠(yuǎn)程ADAM-4550模塊將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送到主ADAM- 4550模塊，而主ADAM-4550模塊會(huì)通過(guò)無(wú)線傳輸向遠(yuǎn)程ADAM-4550模塊發(fā)送控制命令。

其他答案1：

表21131 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、頻率分配及傳輸速率

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
制定年5261份
頻率占用4102
最高速率
調(diào)制技術(shù)

802.11
1997
2.4GHz
2Mbps
FHSS

802.11b
1999
2.4GHz
11Mbps
DSSS

802.11a
1999
5GHz
54Mbps
OFDM

802.11g
2000
2.4GHz
54Mbps
DSSS

說(shuō)明：

1.802.11、802.11b、802.11g都工1653作在2.4GHz的ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療）公共頻段，無(wú)需向無(wú)委申請(qǐng)；而802.11a工作在5GHz頻段，該頻段目前暫不開放，需要申請(qǐng)。

2.802.11a和802.11g物理層速率最高都可達(dá)54Mbps，傳輸層速率最高也可達(dá)25Mbps，但穩(wěn)定性有待進(jìn)一步改善，且成本也較高。而802.11b最高速率可達(dá)11Mbps，因?yàn)槠鸩捷^早，技術(shù)較為成熟，成本也不高，將是未來(lái)最有前途的無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，下面重點(diǎn)介紹802.11b標(biāo)準(zhǔn)。

二、IEEE 802.11b無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)

1． 無(wú)線局域網(wǎng)的物理層

無(wú)線局域網(wǎng)同傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)的區(qū)別，表現(xiàn)在物理層上就是無(wú)線局域網(wǎng)一般用無(wú)線電作為傳輸介質(zhì)，而不是傳統(tǒng)的電纜。對(duì)于IEEE 802.11b無(wú)線局域網(wǎng)，有三種可選物理層：跳頻擴(kuò)頻（FHSS）物理層、直接序列擴(kuò)頻（DSSS）物理層和紅外線（IR）物理層。物理層的選擇取決于實(shí)際應(yīng)用的要求。跳頻擴(kuò)頻和直接序列擴(kuò)頻是通信技術(shù)中兩種常用的擴(kuò)展頻譜技術(shù)，用以提高無(wú)線信道的利用率和數(shù)據(jù)通信的安全性。目前大多數(shù)基于IEEE 802.11b的無(wú)線局域網(wǎng)產(chǎn)品的物理層介質(zhì)工作在2.4000～2.4835GHz的無(wú)線射頻頻段（ISM頻段），采用直接序列擴(kuò)展頻譜技術(shù)以提供高達(dá)11Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率。

2． 無(wú)線局域網(wǎng)的MAC協(xié)議

原則上講，無(wú)線局域網(wǎng)的MAC協(xié)議和有線局域網(wǎng)的MAC協(xié)議并無(wú)本質(zhì)上的區(qū)別。然而，由于無(wú)線傳輸媒體固有的特性以及移動(dòng)性的影響，無(wú)線局域網(wǎng)的MAC協(xié)議不能沿用原有的局域網(wǎng)協(xié)議。例如，IEEE 802.3的MAC層采用CSMA/CD來(lái)使各個(gè)不同的站點(diǎn)共享同一物理信道。而實(shí)現(xiàn)CSMA/CD的一個(gè)重要前提是，各站點(diǎn)能夠非常容易地實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)功能。在有線局域網(wǎng)（如以太網(wǎng)）的情況下，可根據(jù)檢測(cè)電纜線上直流分量的變化容易地實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)。然而在使用無(wú)線傳輸媒體時(shí)，由于以下的原因，很難實(shí)現(xiàn)沖突檢測(cè)。

1） 沖突檢測(cè)的能力要求各站能同時(shí)發(fā)送（發(fā)送自己的信號(hào)）和接收（決定其他站的傳輸是否干擾自己的傳輸），這將增加信道的花費(fèi)。

2） 更重要的是，由于隱藏終端問(wèn)題的存在，即使一個(gè)站有沖突檢測(cè)的能力，并已經(jīng)在發(fā)送時(shí)檢測(cè)到?jīng)_突，在接收端仍然會(huì)有沖突發(fā)生。

鑒于以上原因，無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11b采用了一種具有沖突避免的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA/CA）協(xié)議實(shí)現(xiàn)無(wú)線信道的共享。

一種簡(jiǎn)單的CSMA/CA可實(shí)現(xiàn)如下：在數(shù)據(jù)包傳輸之前，無(wú)線設(shè)備將先進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)，看是否有其他無(wú)線設(shè)備正在傳輸。若傳輸正在進(jìn)行，該設(shè)備將等待一段隨機(jī)決定的時(shí)間，然后再監(jiān)聽(tīng)，若沒(méi)有其他設(shè)備正在使用介質(zhì)，該設(shè)備開始傳輸數(shù)據(jù)；因?yàn)楹苡锌赡茉谝粋€(gè)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，另一個(gè)設(shè)備也開始傳輸數(shù)據(jù)，為了避免此類沖突造成的數(shù)據(jù)丟失，接收設(shè)備檢測(cè)所收到的分組的CRC，如果正確，則向發(fā)送設(shè)備傳輸一個(gè)確認(rèn)信息（acknowledgement）以指示沒(méi)有沖突發(fā)生。否則，發(fā)送設(shè)備將重復(fù)上述CSMA/CA過(guò)程。

為了使兩個(gè)無(wú)線設(shè)備同時(shí)進(jìn)行傳輸（這將導(dǎo)致沖突）的可能性減到最小，802.11設(shè)計(jì)者使用稱為發(fā)送請(qǐng)求/清除以發(fā)送（RTS/CTS）的機(jī)制。例如：若數(shù)據(jù)到達(dá)無(wú)線節(jié)點(diǎn)指定的無(wú)線訪問(wèn)點(diǎn)（AP），該AP將給那個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)RTS幀，請(qǐng)求一定量的時(shí)間向它傳輸數(shù)據(jù)，無(wú)線節(jié)點(diǎn)將用CTS幀進(jìn)行回應(yīng)，表示它將阻止任何其他的通信，直到AP發(fā)送完數(shù)據(jù)為止。其他無(wú)線節(jié)點(diǎn)也能聽(tīng)到正在發(fā)生的數(shù)據(jù)傳輸，并把它們的傳輸延遲到那段時(shí)間之后。在這種方式下，數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行傳遞時(shí)，由設(shè)備導(dǎo)致的在介質(zhì)上產(chǎn)生沖突的可能性最小。這種傳輸機(jī)制同時(shí)解決了無(wú)線局域網(wǎng)中的隱藏終端問(wèn)題。

為了確保數(shù)據(jù)在傳輸中不丟失，CSMA/CA還引入了確認(rèn)（ACK）機(jī)制，接收者在收到數(shù)據(jù)后，向發(fā)送單元發(fā)一個(gè)確認(rèn)通知ACK。若發(fā)送者沒(méi)有收到ACK，表明數(shù)據(jù)丟失，將再次傳輸該數(shù)據(jù)。

3． 無(wú)線局域網(wǎng)實(shí)時(shí)性性能分析

IEEE 802.11b無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在媒體訪問(wèn)控制層采用CSMA/CA協(xié)議以實(shí)現(xiàn)無(wú)線信道的共享。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較輕的情況下，發(fā)生沖突的機(jī)會(huì)很少，再加上一些無(wú)線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品采取了一些附加的措施，甚至可以完全避免沖突的發(fā)生。如Wi-LAN的無(wú)線產(chǎn)品AWE 120-24無(wú)線網(wǎng)絡(luò)橋接器利用動(dòng)態(tài)時(shí)間分配輪詢的方式：當(dāng)有多個(gè)無(wú)線遠(yuǎn)端設(shè)備要與基站通信時(shí)，基站會(huì)根據(jù)遠(yuǎn)端站的ID依次詢問(wèn)各個(gè)遠(yuǎn)端站是否有數(shù)據(jù)要發(fā)送，如果有數(shù)據(jù)要發(fā)送，就給其分配時(shí)間片，如果沒(méi)有，則會(huì)繼續(xù)向下詢問(wèn)，周而復(fù)始。這里的所謂動(dòng)態(tài)輪詢是指用戶可以設(shè)置基站的輪詢方式，對(duì)于非活動(dòng)站減少對(duì)其詢問(wèn)的次數(shù)，這樣可以保證時(shí)間片不會(huì)被浪費(fèi)。動(dòng)態(tài)時(shí)間分配輪詢技術(shù)完全避免了沖突的發(fā)生，可以獲得比CSMA/CA更好的實(shí)時(shí)性。這使得無(wú)線技術(shù)在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用成為可能。

三、基于無(wú)線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器介紹

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線技術(shù)以及智能傳感器技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了“基于無(wú)線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器”的全新概念。這種智能傳感器集成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口模塊，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口模塊底層網(wǎng)絡(luò)接口（硬件接口）采用基于IEEE 802.11b的網(wǎng)絡(luò)接口芯片，高層網(wǎng)絡(luò)接口（軟件接口）采用TCP/IP協(xié)議，把TCP/IP協(xié)議作為一種嵌入式應(yīng)用，即把TCP/IP協(xié)議固化到智能傳感器的ROM中，使得現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的收發(fā)都以TCP/IP協(xié)議進(jìn)行。這種基于無(wú)線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器使得工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)無(wú)線鏈路直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、發(fā)布和共享。

無(wú)線局域網(wǎng)可以在普通局域網(wǎng)基礎(chǔ)上通過(guò)無(wú)線Hub、無(wú)線接入站(AP)、無(wú)線網(wǎng)橋、無(wú)線Modem及無(wú)線網(wǎng)卡等來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，有成千上萬(wàn)的感應(yīng)器，檢測(cè)器，計(jì)算機(jī)，PLC，讀卡器等設(shè)備，需要互相連接形成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，通常這些設(shè)備提供的通信接口是RS- 232或RS-485。無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)備使用隔離型信號(hào)轉(zhuǎn)換器，將工業(yè)設(shè)備的RS-232串口信號(hào)與無(wú)線局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，符合無(wú)線局域網(wǎng)IEEE802.11b和以太網(wǎng)絡(luò)IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)，支持標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，有效的擴(kuò)展了工業(yè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通信能力。

四、無(wú)線局域網(wǎng)在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

工業(yè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化為無(wú)線技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)和可能。近幾年很多研究人員也展開了這方面的研究工作。中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所的曾鵬等人以FF（現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)）頒布的FFHSE（高速以太網(wǎng)）為藍(lán)本，結(jié)合無(wú)線以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b，構(gòu)造了現(xiàn)場(chǎng)級(jí)無(wú)線通信協(xié)議棧。該協(xié)議棧保持了基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的通信模型，能夠完成無(wú)線設(shè)備間的時(shí)間同步和實(shí)時(shí)通信。韓國(guó)釜山國(guó)立大學(xué)的Kyung Chang Lee等人設(shè)計(jì)了協(xié)議轉(zhuǎn)換模型，實(shí)現(xiàn)了Profibus－DP網(wǎng)絡(luò)和IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)的互連。Mario Alves等人對(duì)基于廣播方式的現(xiàn)場(chǎng)總線／無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的混合網(wǎng)絡(luò)報(bào)文傳送延遲時(shí)間進(jìn)行了估算。C．Koulamas等人研究了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線與基于IEEE802.11b的DSSS物理層相結(jié)合的性能。

除了在理論上的研究工作外，在一些工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線通信技術(shù)已獲得了應(yīng)用。如美國(guó)羅克威爾公司在基于DeviceNet、Control－net、Ethernet／IP的三層控制網(wǎng)絡(luò)體系中，加入了無(wú)線以太網(wǎng)部分，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。德國(guó)西門子公司在基于Profibus－DP、Profinet的控制網(wǎng)絡(luò)中結(jié)合無(wú)線以太網(wǎng)技術(shù)，使控制網(wǎng)絡(luò)具有了無(wú)線通信功能。由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)可比擬的優(yōu)越性，它可以免去大量的線路連接，節(jié)省系統(tǒng)的構(gòu)建費(fèi)用和維護(hù)成本，還可以滿足一些特殊場(chǎng)合的需要，與此同時(shí)，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性。加之無(wú)線通信技術(shù)自身的不斷改進(jìn)，無(wú)線通信技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中必將具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景

其他答案2：

在工2113業(yè)控制系統(tǒng)中，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)5261、以太網(wǎng)技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)4102的網(wǎng)絡(luò)化，提高系統(tǒng)1653的性能和開放性，但是這些控制網(wǎng)絡(luò)一般都是基于有線的網(wǎng)絡(luò)。有線網(wǎng)絡(luò)高速穩(wěn)定，滿足了大部分場(chǎng)合工業(yè)組網(wǎng)的需要。但是，有線網(wǎng)絡(luò)只能沿著一維的線路傳輸數(shù)據(jù)，傳輸需要導(dǎo)體介質(zhì)，因而帶來(lái)規(guī)劃布線、預(yù)設(shè)接口、線路檢測(cè)、線路擴(kuò)容等一系列和傳輸途徑有關(guān)的工作，并且這些工作不可避免地具有破壞建筑、浪費(fèi)接口、檢修困難、擴(kuò)展困難的弊病。在現(xiàn)代控制網(wǎng)絡(luò)中，許多自動(dòng)化設(shè)備要求具有更高的靈活性和可移動(dòng)性，當(dāng)工業(yè)設(shè)備處在不能布線的環(huán)境中或者是裝載在車輛等運(yùn)動(dòng)機(jī)械的情況下，是難以使用有線網(wǎng)絡(luò)的。與此相對(duì)應(yīng)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向三維空間傳送數(shù)據(jù)，中間無(wú)需傳輸介質(zhì)，只要在組網(wǎng)區(qū)域安裝接入點(diǎn)（Access Point）設(shè)備，就可以建立局域網(wǎng)；移動(dòng)終端只要安裝了無(wú)線網(wǎng)卡就可以在接收范圍內(nèi)自由接入網(wǎng)絡(luò)?？傊?，在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的靈活性、便捷性、擴(kuò)展性方面，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因此無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)將在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來(lái)越大的作用。

一、無(wú)線局域網(wǎng)簡(jiǎn)介

一般來(lái)說(shuō)，凡是采用無(wú)線傳輸媒體的局域網(wǎng)都可稱為無(wú)線局域網(wǎng)。這里的無(wú)線媒體可以是無(wú)線電波、紅外線或激光。無(wú)線局域網(wǎng)（Wireless LAN）技術(shù)可以非常便捷地以無(wú)線方式連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，人們可隨時(shí)、隨地、隨意地訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)資源，是現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。無(wú)線局域網(wǎng)可以在不采用網(wǎng)絡(luò)電纜線的情況下，提供網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能。

1.無(wú)線協(xié)議簡(jiǎn)介

無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)建立至今已有較長(zhǎng)時(shí)間，但由于無(wú)線局域網(wǎng)速度低、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、價(jià)格昂貴，用戶為保護(hù)投資，不愿意使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，因此無(wú)線局域網(wǎng)并沒(méi)有得到廣泛應(yīng)用。近幾年來(lái)，隨著速率較高的無(wú)線通訊協(xié)議開始推出，無(wú)線局域網(wǎng)得到快速發(fā)展。

IEEE802.11是IEEE802標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在1997年通過(guò)的第一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。1999年9月，該委員會(huì)又頒布了IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)，包含了ISO／OSI模型的物理層和媒體訪問(wèn)控制層（MAC）。該標(biāo)準(zhǔn)工作在2.4 GHz，傳輸速率可達(dá)11 Mbps。 IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)將節(jié)點(diǎn)設(shè)備分為基站和客戶站，各客戶站相互間可直接通信，也可在基站的統(tǒng)一管理下進(jìn)行通信。一個(gè)基站與一組客戶站的連接稱為基本服務(wù)集BSS（Basic Service Set），兩個(gè)或多個(gè)BSS構(gòu)成擴(kuò)展服務(wù)集。IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了物理層的三種實(shí)現(xiàn)方法，即跳頻擴(kuò)展頻譜方式FHSS、直接序列擴(kuò)展頻譜方式DSSS和紅外技術(shù)IR。在MAC層采用CSMA／CA（載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)／碰撞避免）技術(shù)進(jìn)行通信介質(zhì)訪問(wèn)。為了盡量減少?zèng)_突。802.11b設(shè)計(jì)了獨(dú)特的MAC子層，如圖1所示。下面的一層叫做分布協(xié)調(diào)功能DCF（Distributed Coordination Function）子層，該子層使各個(gè)節(jié)點(diǎn)采用競(jìng)爭(zhēng)的方式使用信道，向上提供爭(zhēng)用服務(wù)。這種信道接入方式可能會(huì)導(dǎo)致沖突的發(fā)生，但是對(duì)信道的利用率較高。上面的一層叫做點(diǎn)協(xié)調(diào)功能PCF（Point Coordination Function）

圖1 IEEE802.11的MAC子層

子層，該子層使用集中控制的接入算法，基站以輪詢的方式將通信權(quán)輪流交給各個(gè)客戶站，從而避免了沖突的發(fā)生。但是基站需要周期性的輪詢所有客戶站，需要占用大量的時(shí)間，因此適用于中、小型網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線局域網(wǎng)的技術(shù)還在不斷發(fā)展。美國(guó)Radia－ta和Atheros公司分別宣布將推出IEEE802.11a芯片組。802.11a的數(shù)據(jù)傳輸速率為54 Mbps。Atheros公司宣稱，他們的芯片組在“Turbomode”（強(qiáng)化模式）下，速率可以達(dá)到72 Mbps。對(duì)802.11a來(lái)說(shuō)，不僅僅是傳輸速率的提高，它將工作在5 GHz的頻率上，從而避開了擁擠的2.4 GHz頻段。2001年11月15日，IEEE試驗(yàn)性地批準(zhǔn)了一種新技術(shù)802.11g，該技術(shù)可以提升家庭、公司和公共場(chǎng)所的無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)接入速度，該技術(shù)使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)每秒傳輸速度也可達(dá)54 Mbps，比現(xiàn)在通用的802.11b要快5倍，并且和802.11b兼容。以上介紹的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可通過(guò)下表1進(jìn)行對(duì)比。