--刘振君 2017.01.09 23&＃xff1a;00:00
是一个工作组
98年成立&＃xff0c;专门从事WPAN标准化工作。它的任务是开发一套适用于短程无线通信的标准&＃xff0c;通常我们称之为无线个人局域网(WPANs)。
网络中设备可能会由不同的公司进行开发生产&＃xff0c;所以一个统一的协议或标准显得尤其重要。
4个工作组
蓝牙WPAN工作组&＃xff1a;制定IEEE 802.15.1标准、中等速率、近距离
共存组&＃xff1a;制定IEEE 802.15.2标准&＃xff0c;研究IEEE 802.15.1与IEEE 802.11&＃xff08;无线局域网标准&＃xff0c;WLAN&＃xff09;的共存问题&＃xff0c;为所有工作在2.4GHz频带上的无线应用建立一个标准
高数据率 WPAN工作组&＃xff1a;其802.15.3标准适用于高质量要求的多媒体应用领域。
802.15.4工作组&＃xff1a;2000年12月份正式批准并成立了802.15.4工作组&＃xff0c;任务就是开发一个低数据率的WPAN(LR-WPAN)标准。它具有复杂度低、成本极少、功耗很小的特点&＃xff0c;能在低成本设备(固定、便携或可移动的)之间进行低速数据的传输。–LR-WPAN网络
描述了低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议MAC。它属于IEEE 802.15工作组。满足国际标准组织 (ISO)开放系统互连(OSI)参考模式。它包括物理层、介质访问层、网络层和高层。
IEEE 802.15.4是ZigBee, WirelessHART, MiWi, Thread规范的基础。描述了低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议
&＃xff08;1&＃xff09;在不同的载波频率下实现了20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率&＃xff1b;—868/915M、2.4GHz的ISM频段上
&＃xff08;2&＃xff09;支持星型和点对点两种网络拓扑结构&＃xff1b;
&＃xff08;3&＃xff09;有16位和64位两种地址格式&＃xff0c;其中64位地址是全球惟一的扩展地址&＃xff1b;
&＃xff08;4&＃xff09;支持冲突避免的载波多路侦听技术&＃xff08;carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA-CA&＃xff09;&＃xff1b;
&＃xff08;5&＃xff09;支持确认&＃xff08;ACK&＃xff09;机制&＃xff0c;保证传输可靠性。
网络协议栈基于开放系统互连模型&＃xff08;OSI&＃xff09;&＃xff0c;每一层都实现一部分通信功能&＃xff0c;并向高层提供服务。
IEEE 802.15.4标准只定义了PHY层和MAC子层。
网络层&＃xff1a;包括逻辑链路控制子层
应用层&＃xff1a;协议栈可供我们修改的大部分代码位于应用层&＃xff0c;其他三层的功能一部分由硬件完成&＃xff0c;另一部分由软件完成&＃xff0c;芯片公司一般不完全开源其他三层的软件代码&＃xff01;
免费协议栈&＃xff1a;
TI提供的部分是库文件&＃xff0c;限定只能应用于其公司所生产的单片机芯片上&＃xff0c;不方便扩展、修改
Microchip尽管提供了源代码&＃xff0c;但在编程风格、多任务操作系统上运行考虑欠周
现场设备开发商采用这种标准语言来描述设备特性&＃xff0c;由HART基金会负责登记管理这些设备描述并把它们编为设备描述字典&＃xff0c;主设备运用DDL技术来理解这些设备的特性参数而不必为这些设备开发专用接口。但由于这种模拟数字混合信号制&＃xff0c;导致难以开发出一种能满足各公司要求的通信接口芯片。
使符合HART协议的设备真正做到完全兼容的重要保证。
它包括现场设备的DDL描述和主设备的DDL解释器两部分。
任何实现了DDL解释功能的主设备就可和任何已经提供了DDL描述的现场设备通讯。
新的现场设备可以无需顾及不同的主设备而独立发布。
新的主设备只要在其上开发好DDL解释器就可发行。
贝尔实验室一个私有的modem接口&＃xff0c;通过频移方式传送二进制数据 (FSK)。与后来的CCITT V.23 modem类似&＃xff0c;但V.23避开了专利束缚&＃xff08;采用不同频率模式&＃xff09;。
可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议&＃xff0c;是美国ROSEMOUNT公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。 HART装置提供具有相对低的带宽&＃xff0c;适度响应时间的通信。—-智能仪表的工业标准&＃xff01;&＃xff01;—有线协议&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;
工作原理&＃xff1a;&＃xff08;高速可寻址远程传感器的缩写&＃xff09;HART协议利用贝尔202频移键控&＃xff08;FSK&＃xff09;标准&＃xff0c;将低电平的数字通信信号叠加在4 - 20mA之上。
实际上&＃xff0c;第三第四层在某些应用中也使用了的&＃xff01;
* HART能利用总线供电&＃xff0c;可满足本质安全防爆要求&＃xff0c;并可组成由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
基金会现场总线分低速H1和高速H2两种通信速率。
HART协议当前的版本是7.3版。“7”表示主修订号码&＃xff0c;而“3”表示次修订号码。
HART协议实现了开放系统互连&＃xff08;OSI&＃xff09;7层协议模型的第1、2、3、4和7层
在应用层&＃xff0c;协议的公共命令分为四大类&＃xff1a;
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0 | 254 |
| 字节1 | 制造商ID |
| 字节2 | 制造商设备类型 |
| 字节3 | 请求的前导符数 |
| 字节4 | 通用命令文档版本号 |
| 字节5 | 变送器规范版本号 |
| 字节6 | 设备软件版本号 |
| 字节7 | 设备硬件版本号 |
| 字节8 | 设备标志 |
| 字节9-11 | 设备ID号 |
* HART命令1&＃xff1a;读主变量&＃xff08;PV&＃xff09;
以浮点类型返回主变量的值。
请求&＃xff1a;无
响应&＃xff1a;
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0 | 主变量单位代码 |
| 字节1-4 | 主变量 |
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0-3 | 主变量电流&＃xff0c;单位毫安 |
| 字节4-7 | 主变量量程百分比 |
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0-3 | 主变量电流&＃xff0c;单位毫安 |
| 字节4 | 主变量单位代码 |
| 字节5-8 | 主变量 |
| 字节9 | 第二变量单位代码 |
| 字节10-13 | 第二变量 |
| 字节14 | 第三变量单位代码 |
| 字节15-18 | 第三变量 |
| 字节19 | 第四变量单位代码 |
| 字节20-23 | 第四变量 |
* HART命令4&＃xff1a;保留
* HART命令5&＃xff1a;保留
字节0&＃xff1a; 设备的Polling地址
响应&＃xff1a;
字节0&＃xff1a; 设备的Polling地址
HART命令10&＃xff1a;保留
HART命令11&＃xff1a;用设备的Tag读设备的标识
这是一个数据链路层管理命令。这个命令返回符合该Tag的设备的扩展类型代码、版本和设备标识码。当收到设备的扩展地址或广播地址时执行该命令。响应消息中的扩展地址和请求的相同。
请求&＃xff1a;
字节0-5&＃xff1a; 设备的Tag&＃xff0c;ASCII码
响应&＃xff1a;
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0 | 254 |
| 字节1 | 制造商ID代码 |
| 字节2 | 制造商设备类型代码 |
| 字节3 | 请求的前导符数 |
| 字节4 | 通用命令文档版本号 |
| 字节5 | 变送器版本号 |
| 字节6 | 本设备的软件版本号 |
| 字节7 | 本设备的硬件版本号 |
| 字节8 | 设备的Flags |
| 字节9-11 | 设备的标识号 |
HART命令12&＃xff1a;读消息&＃xff08;Message&＃xff09;
读设备含有的消息。
请求&＃xff1a;无
响应&＃xff1a;
字节0-23&＃xff1a; 设备消息&＃xff0c;ASCII
HART命名13&＃xff1a;读标签Tag&＃xff0c;描述符Description和日期Date
读设备的Tag&＃xff0c;Description and Date。
请求&＃xff1a;无
响应&＃xff1a;
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0-5 | 标签Tag&＃xff0c;ASCII |
| 字节6-17 | 描述符&＃xff0c;ASCII |
| 字节18-20 | 日期&＃xff0c;分别是日、月、年-1900 |
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0-2 | 主变量传感器序列号 |
| 字节3 | 主变量传感器上下限和最小精度单位代码 |
| 字节4-7 | 主变量传感器上限 |
| 字节8-11 | 主变量传感器下限 |
| 字节12-15 | 主变量最小精度 |
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0 | 主变量报警选择代码 |
| 字节1 | 主变量传递Transfer功能代码 |
| 字节2 | 主变量上下量程值单位代码 |
| 字节3-6 | 主变量上限值 |
| 字节7-10 | 主变量下限值 |
| 字节11-14 | 主变量阻尼值&＃xff0c;单位秒 |
| 字节15 | 写保护代码 |
| 字节16 | 商标发行商代码Private Label Distributor Code |
HART命令16&＃xff1a;读最终装配号
读设备的最终装配号。
请求&＃xff1a;无
响应&＃xff1a;
字节0-2&＃xff1a; 最终装配号
HART命令17&＃xff1a;写消息
写消息到设备。
请求&＃xff1a;
字节0-23&＃xff1a; 设备消息&＃xff0c;ASCII
响应&＃xff1a;
字节0-23&＃xff1a; 设备消息&＃xff0c;ASCII
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0-5 | 标签Tag&＃xff0c;ASCII |
| 字节6-17 | 描述符Descriptor&＃xff0c;ASCII |
| 字节18-20 | 日期 |
响应&＃xff1a;
| 字节顺序 | 含义 |
|---|---|
| 字节0-5 | 标签Tag&＃xff0c;ASCII |
| 字节6-17 | 描述符Descriptor&＃xff0c;ASCII |
| 字节18-20 | 日期 |
* HART命令19:写最后装配号
写最后装配号到设备。
请求&＃xff1a;
字节0-2&＃xff1a; 最终装配号
响应&＃xff1a;
字节0-2&＃xff1a; 最终装配号
这项技术实现了双向现场通信&＃xff0c;并使得同智能现场仪表传输比一般过程变量更多的信息成为可能。HART协议以1200 bps的速率通信&＃xff0c;而不影响4 - 20mA信号&＃xff0c;并允许一个主机应用程序&＃xff08;主设备&＃xff09;&＃xff0c;从智能现场设备每秒获取两次或两次以上的数字更新。由于数字FSK信号是相位连续的&＃xff0c;因而不会对4 - 20mA信号造成干扰。
HART技术是个主/从协议&＃xff0c;这意味着&＃xff0c;只有当主设备发出信号时&＃xff0c;智能现场&＃xff08;从&＃xff09;设备才会发送信号。HART协议可在多种模式下使用&＃xff0c;如点到点或者多点模式&＃xff0c;在智能现场仪表和中央控制或监测系统之间传输信息。
HART通信发生在两个具有HART功能的设备之间&＃xff0c;通常是智能现场设备和控制或监测系统之间。通信使用标准的仪器级电缆&＃xff0c;并且使用标准的接线和终端处理方式。
HART协议提供两个同步通信通道&＃xff1a;4 - 20mA模拟信号和一个数字信号。4 - 20mA信号利用4 - 20mA的电流回路 – 它是最快和最可靠的业界标准&＃xff0c;来传输主要的测量值&＃xff08;在现场仪表的情况下&＃xff09;。另外&＃xff0c;HART利用叠加在模拟信号之上的数字信号&＃xff0c;来传输其它的设备信息。
数字信号中包含了来自设备的信息&＃xff0c;包括设备状态、诊断、额外的测量或计算值等。这两个通信通道结合起来&＃xff0c;提供了一种易于使用和配置的低成本、高度可靠的、完整的现场通信解决方案。
HART协议最多可有两个主设备&＃xff08;第一主设备和第二主设备&＃xff09;。这使得可以利用第二主设备&＃xff0c;例如手持通信器&＃xff0c;而不会对第一主设备&＃xff0c;如控制/监测系统的通信造成干扰。
HART协议允许与现场设备之间的所有数字通信&＃xff0c;可采用点到点或多点模式的网络配置&＃xff1a;
点到点的配置
多点模式的配置
还有一个可选的“猝发”通信模式&＃xff0c;其中单个从设备可连续广播标准的HART回复信息。这一可选的“猝发”通信模式有可能采用更高的更新速率&＃xff0c;并且使用通常只限于点到点的配置。
1.功能的增加
1.1 利用整套智能设备数据的能力&＃xff0c;来提升运营能力。对设备、产品或工艺性能出现变化进行早期预警。
1.2 缩短发现到解决问题的故障排除时间。
1.3 不断验证回路和控制/自动化系统策略的完整性。
1.4 提高资产效率和系统可用性。
2.提高工厂可用性
2.1 将设备和系统集成起来&＃xff0c;以检测先前检测不到的问题。
2.2 实时检测设备和/或过程的连接问题。
2.3 通过获取新的早期预警&＃xff0c;以减少偏差造成的影响。
2.4 避免非计划停机或过程中断所引起的高成本。
3.降低维护成本
3.1 快速确定和验证控制回路和设备配置。
3.2 使用远程诊断&＃xff0c;以减少不必要的现场检查。
3.3 捕获性能趋势数据&＃xff0c;以进行预测性维护诊断。
3.4 减少备件库存和设备管理成本。
第一个开放式的可互操作无线通信标准&＃xff0c;用于满足流程工业中&＃xff0c;对于工厂实时应用中可靠、稳定和安全的无线通信的关键需求。–是一种无线通信标准&＃xff0c;也是基于802.15.4规范&＃xff01;
于2008年9月*19日正式获得国际电工标准委员会&＃xff08;IEC&＃xff09;的认可&＃xff0c;成为一种公共可用的规范&＃xff08;IEC/PAS 62591Ed.1&＃xff09;。是全球第一个获得这一级别国际认证的工业无线通讯技术*。
高速可寻址远程传感器(HART)工业网络技术的无线版本&＃xff01;WirelessHART在基础标准之上增加了一个时间同步网格协议。除了网格拓扑外&＃xff0c;它也能采用星形配置。WirelessHART使用TDMA和时隙跳信道(TSCH)技术!
建立在已有的经过现场测试的国际标准上的&＃xff0c;其包括HART协议(IEC 61158)、 EDDL (IEC 61804-3)、IEEE 802.15.4无线电和跳频、扩频和网状网络技术。
1.继承性/兼容性&＃xff1a;与原有仪表和控制系统完全兼容&＃xff0c;只要是基于HART的设备、工具、培训、应用软件和工作流程都可继续保留使用
2.生态体系日趋完善持WirelessHART无线标准的供应商产品化进程一直没有停歇&＃xff0c;研发了很多纯无线设备监控界面。
3.技术开放性比较好
4.网络中的每个设备都能作为路由器用于转发其他设备的报文–扩大传输范围&＃xff0c;提供冗余的通信路由从而增加可靠性。
5.网管软件确定基于延迟、效率和可靠性的冗余路由。
为确保冗余路由仍是开放的和畅通无阻的&＃xff0c;报文持续在冗余的路径间交替。因此&＃xff0c;就像因特网一样&＃xff0c;如果报文不能到达一个路径的目的地&＃xff0c;它会自动重新路由从而沿着一个已知的、好的、冗余的路径传输而没有数据的损失。
6.增加或移动设备容易
只要设备在网络上其他设备的范围内&＃xff0c;它就能通信。
7.协议支持多种报文模式
包括过程和控制值单向发布、异常自发通知、ad-hoc请求/响应和海量数据包的自动分段成组传输&＃xff08;auto-segmented block transfers&＃xff09;。这些能力允许按应用要求定制通信&＃xff0c;因此降低功率使用和费用。
每个WirelessHART网络包括三个主要组成部分&＃xff1a;
① 连接到过程或工厂设备的无线现场设备–节点。
② 使这些设备与连接到主机应用程序的网关。
③ 负责配置网络、调度设备间通信、管理报文路由和监视网络健康的网管软件。网管软件能和网关、主机应用程序或过程自动化控制器集成到一起。
每个WirelessHART网络包括6个角色&＃xff1a;
1.网关&＃xff1a;
提供到主机网络的连接&＃xff0c;从WirelessHART&＃xff0c;然后到主要的主机接口&＃xff0c;如Modbus总线 &＃xff0c; 现场总线&＃xff08;Profibus&＃xff09;&＃xff0c;或是 以太网。网关还提供网络管理器和安全管理器&＃xff08;这些功能还可以存在于主机一级 - 但最初它们将位于网关上&＃xff09;
2.网络管理器
建立并维护MESH&＃xff08;网状&＃xff09;网络。它决定最佳路径&＃xff0c;并管理时间片访问的分配&＃xff08;WirelessHART将每秒分为10毫秒的时间片&＃xff09;。时间片访问取决于所需的过程值刷新速率和其他访问&＃xff08;报警 - 配置更改&＃xff09;
3.安全管理器
管理和分配安全加密密钥。它还保存授权加入该网络的设备清单。
该过程包括测量设备 – 具有HART功能的仪器。
以上三个角色有可能都是网关一个设备充当&＃xff01;&＃xff01;
4.中继器
为WirelessHART消息提供路由的设备&＃xff0c;但可能并没有自己的过程连接。其主要作用将是扩大WirelessHART网络的范围&＃xff0c;或帮助“绕过”现有的或新的障碍。WirelessHART网络中的所有仪器均具有路由功能&＃xff0c;这简化了无线网络的规划和实现。
5.适配器
是一个插入现有的拥有HART功能的仪器的设备&＃xff0c;它通过WirelessHART网络将仪器数据传输给主机。适配器可位于仪器4 - 20mA线缆的任何位置&＃xff1b;它可由电池供电或从4 - 20mA电缆取电。有些适配器将使用电池供电&＃xff0c;并且还使用同一电池给仪器供电。在这种情况下&＃xff0c;就不再有到主机的4 - 20mA信号 - 所有过程数据都将通过WirelessHART报告。
6.手持终端
可有两个版本。在第一种情况下&＃xff0c;手持将是一个标准的HART FSK配置单元&＃xff08;只添加新设备的DD或DOF文件&＃xff09;&＃xff0c;就像日常任务如日常维护和校准检查中所使用的一样。对于无线支持的情况&＃xff0c;手持用来将新仪器加入到现有的WirelessHART网络。
在第二种情况下&＃xff0c;手持有到网关、然后再到仪器的WirelessHART连接&＃xff0c;可用于读取过程变量&＃xff08;PV&＃xff09;或诊断之用。
1.最少5台设备的规则&＃xff1a;充分发挥WirelessHART网络内在的冗余功能&＃xff0c;实现网络可靠的工作
2.3个邻居的规则&＃xff1a;充分发挥WirelessHART网络内在的冗余功能&＃xff0c;实现网络可靠的工作
3.百分比的规则:
工艺过程环境中网关有效距离的4个基本类别:
严重障碍——30m&＃xff0c;这是典型的高密度工厂环境&＃xff0c;无法驾驶卡车或让较大型设备通过
中等障碍——76m&＃xff0c;这是中等密度的工厂环境&＃xff0c;在设备和基础设施之间有一定的空间。
轻度障碍——152m&＃xff0c;这是低密度的工厂环境&＃xff0c;槽罐区是典型&＃xff0c;尽管槽罐本身是大障碍物&＃xff0c;但在大量槽罐之间及上方&＃xff0c;有良好的无线信号传播空间
视线清晰——228m&＃xff0c;这是无障碍物的工厂环境&＃xff0c;而设备的天线是安装在障碍物之上&＃xff0c;地形的变化的角度小于5º
4.最大距离的规则:仅仅刷新率超过2s的无线设备与网关的距离应该在网关2倍有效范围内。
要求刷新率快于2s的无线设备要么在网关有效范围内&＃xff0c;能直接与网关通信而无需路由;要么在2倍网关有效范围内&＃xff0c;仅仅只需通过一台中间路由器的路由&＃xff0c;一“跳”就可以将数据传送到网关。这样做的目的仍然是是减少数据无线传输的跳数&＃xff0c;加快数据刷新速度
5.路径稳定性的规则&＃xff1a;一般要求是60%的路径稳定性&＃xff0c;达到70%可以被推荐用于控制和高速监。
际传输的路径随时都可能产生变化&＃xff0c;如果这多条路径中的某一条是传输数据最频繁的&＃xff0c;那么这一条路经就是最稳定的。
6.最多7“跳”的规则
1.在网关的有效范围内添加更多的无线现场设备。
2.添加中继器
3.移动网关位置
4.添加另一个网关
5.添加接入点
凌力尔特公司&＃xff0c;简称凌特。创建于 1981 年&＃xff0c;是一家高性能线性集成电路制造商。凌特于 1986 年成为一家上市公司&＃xff0c;并于 2000 年成为由主要上市公司组成的 S&P 500 指数的成员之一。&＃xff08;反正很有钱&＃xff0c;金融评价体系&＃xff09;
凌特的产品包括高性能放大器、比较器、电压基准、单片滤波器、线性稳压器、DC/DC 变换器、电池充电器、数据转换器、通信接口电路、射频信号修整电路及其它众多模拟功能。
凌特公司于2011年10月&＃xff0c;与中国最大的IC元器件分销商、纳斯达克上市公司&＃xff08;代码&＃xff1a;COGO&＃xff09;科通集团签署重大分销协议&＃xff0c;授权后者为其中国区分销商。
以前是一个公司&＃xff0c;现在是一个部门&＃xff0c;一直都是一个技术&＃xff01;
位于加州海沃德 (Hayward, CA)&＃xff0c;Kris Pister 博士创立于2002年&＃xff0c;是一家超低功耗嵌入式无线传感器网络产品供应商&＃xff0c;2011年被凌力尔特收购后成为凌力尔特公司的一个业务部门。
2012年开始&＃xff0c;Dust Networks系列产品进入中国市场&＃xff0c;在台湾有分公司&＃xff01;
实现了低功率、基于相关标准的射频技术、时间分集、频率分集和物理分集的完美组合&＃xff0c;可确保可靠性、可扩展性、无线电源灵活性及易用性。
Dust Networks公司最领先的技术无疑是它的TSMP&＃xff08;时间网格网络协议&＃xff09;
自创办以来就已经站在了无线领域的最前沿&＃xff1a;采用全网格拓扑结构提高了无线传输的可靠性&＃xff0c;其高屋建瓴之作TSMP奠定了无线通信标准。
TSMP**得到了无线HART协议的采纳**以及艾默生和通用等流程控制设备制造商的广泛支持,这使得基于全网格拓扑的TSMP协议能成为广泛应用于工业环境的无线短程网协议。
在IEEE 802.15.4的射频2.4GHz ISM频带和专用射频900MHz ISM频带上实现的
包括了5个关键要素&＃xff0c;包括了时间同步通信、跳频、网络自动构成、全冗余网格路由&＃xff0c;以及安全消息传送。
1.节点间的所有通信都是在一个特定的时间段执行的。–基于时间片进行调控&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;
2.数据帧有一个重要的组态参数—-帧长度。—刷新率、带宽要求、功耗&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;
3.保证全部节点能同步唤醒和同步休眠就意味着延长了电池的使用寿命–信标策略不一样–相邻节点交换–信息补偿–带宽可以预先配置–发送改变频率–接收保持锁步–数据流的突增突减&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;
1.将FHSS&＃xff08;避免射频干扰&＃xff09;和DSSS&＃xff08;提高编码增益&＃xff09;组合在一起进行使用
2.利用伪随机序列在802.15.4规范下制定16个信道进行跳频。
3.使之有效带宽提高了整整16倍。当然信道数的增加会影响到系统的通信能力以及稳定性
1.具有自我组织的功能
2.可以简单地把TSMP网络看为一组可以共享网络识别号ID和关键字/密码&＃xff0c;且彼此间能保持同步的节点
3.每个节点都能发现节点、测量强度&＃xff0c;获取跳频信息和同步信息&＃xff0c;建立路径
4.网关节点是TSMP网络的发源地&＃xff1a;传播组态信息、发出时序信号&＃xff01;
5.承载时间槽&＃xff08;应用信息&＃43;监听网络[网络组态、发现节点、入网请求]&＃xff09;–被唤醒或复位时&＃xff0c;它便开始侦听这些代码并确认这些节点的加入请求。
时间槽也是组成帧长度的一部分
1.所有的TSMP消息包括网络ID(类似于ZigBee里面的PANID)都被打成为一个数据包
2.节点侦听的方式是对自己所在网络的ID进行非同步的侦听&＃xff0c;一旦它侦听到ID与自己相匹配的节点&＃xff0c;它就会发出让其参与的初始化指令。
3.对消息进行打包时还增加了一个参与密钥&＃xff08;WiFi密码&＃xff09;&＃xff0c;如果节点的密钥有误&＃xff0c;它参与的请求就不会被其父节点所接受&＃xff0c;那么该节点将会超时&＃xff0c;接着又返回到非同步侦听中去。
1.具有节点自动加入和自我修复的全网格拓扑结构才能保证的网络保持长期的可靠性和可预测性
2.空间上寻找至少两条路径
3.时间上是通过重发和避免失效的机制来实现
4.自组织、全网格拓扑的网络能够发现可供使用的网络拓扑/路径和利用大多数稳定的路由&＃xff0c;从而达到了资源的合理优化配置。
组成
Dust Networks 率先推出 SmartMesh® 网络&＃xff0c;该网络由一个负责收集和转发数据的自成形网状节点 (或“微尘”dust) 与一个用于监视和管理网络性能并向主机应用程序发送数据的网络管理器组成。
技术和协议
技术核心为一智慧型网格网路&＃xff08;Dust Networks&＃xff09;&＃xff0c;其具备先进的演算法和省电技术&＃xff0c;因此可提供超越其他WSN供应商的强大功能&＃xff0c;包括精准的功率管理和最佳化、自组&＃xff08;auto-forming &＃xff09;和自疗&＃xff08;self-healing&＃xff09; 网格网路技术、零碰撞低功耗封包交换和可扩展至大型、密集及深度的网路。—-总结起来就是极低功耗&＃xff0c;及其可靠&＃xff01;–技术核心
采用的是WirelessHART协议&＃xff0c;是一种双向收集和转发周期性数据的自组建网状节点结构的网络。–协议基础
管理器功能
所有SmartMesh网路均集中管理&＃xff0c;以提供全面性的安全和网路管理功能。SmartMesh WirelessHART manager&＃xff08;LTP5903–一个网关/管理器&＃xff09;可于每个网路支援多达500个节点&＃xff0c;而多个SmartMesh子网可并列部署&＃xff0c;以创建非常大型的网路。–管理策略
网络管理员节点&＃xff0c;用于安排整个网络中各个节点的任务&＃xff0c;监视和管理网络性能并向主机应用程序发送数据。–管理员功能
管理员节点可根据各节点所要传输的数据量大小来合理安排各节点的工作时序。
跳频扩大范围
采用了跳点技术&＃xff0c;即当传感器网络中有数据需要传输时&＃xff0c;数据不是由数据源节点直接传输至目的节点&＃xff0c;而是将数据传输给相邻的节点&＃xff0c;通过这种逐步传递的方法来将数据传输至目的节点。–跳频技术
可以这么说&＃xff0c;只要有需求&＃xff0c;在合理安排网络管理员节点的情况下&＃xff0c;传感器网络几乎可以无限扩张。
极低功耗
降低器件总功耗有两种办法&＃xff1a;一种是降低器件工作时的功率&＃xff0c;另一种则是缩短器件的工作时间。
是SmartMesh网络中的传感器节点在使用两节AA电池的情况下&＃xff0c;能维持一个传感器节点工作长达5年甚至10年的重要原因。&＃xff08;我咋不相信呢&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;有点夸张啊&＃xff0c;电池质量不一样看你则么办&＃xff01;&＃xff01;&＃xff01;&＃xff09;
时间同步
SmartMesh采用了同步时间表的方式&＃xff0c;通过控制传感器的工作周期&＃xff0c;何时开始唤醒&＃xff0c;何时休眠。管理员节点将安排其所在网络中的所有节点按照一个统一的时间表来工作。传感器节点按照时间表在规定的时间唤醒&＃xff0c;检查是否有任务需要完成&＃xff0c;完成后节点转入睡眠状态&＃xff0c;直到下一个工作时间点到来。
网络强化–利用冗余资源&＃xff08;信道&＃43;路由&＃43;节点&＃xff09;
当一个节点接受到多个传输任务时&＃xff0c;可以将任务分别安排至不同的频率通道进行传输&＃xff08;最多15个通道&＃xff09;&＃xff0c;避免了不同传输任务之间的相互串扰&＃xff0c;提高了数据的可靠性。
在一个传感器网络中&＃xff0c;可以同时配备两个管理员节点&＃xff0c;一个作为主要管理员&＃xff0c;一个作为备用管理员。备用管理在通常情况下只做为普通节点和备份进行工作。当主要管理员出现故障或因其它原因而不能正常工作时&＃xff0c;将接替主要管理员的工作&＃xff0c;以保障整个传感器网络正常工作。
加密传输
SmartMesh 网络是目前最安全的网格网络之一&＃xff0c;采用 128 位加密的安全网格。SmartMesh 网络中的所有通信量均由端到端加密、消息完整性检查和设备认证来加以保护。此外&＃xff0c;SmartMesh 网络管理器还包含了启用安全的网络连接入、密钥确立和密钥交换的应用程序。这些安全特性可提供&＃xff1a;
在那些面向工业应用制造 WirelessHART 兼容型传感器网络产品并处于财富世界 500 强的公司里&＃xff0c;大多采用了 SmartMesh WirelessHART 产品。
要集成 SmartMesh WirelessHART 并不需要了解 WirelessHART 规范。
Eterna 是使所有 Dust Networks IEEE 802.15.4 微尘和模块具备超低功耗特性的突破性技术要素。Eterna SoC 运用了创新的专利设计方法&＃xff0c;以使网络中的微尘于生命的每个阶段都最大限度地降低功耗。
据官网介绍&＃xff0c;该公司还有一种芯片可以进行能量收集&＃xff1a;相比之下&＃xff0c;Eterna 技术可实现全功能的能量收集设备&＃xff0c;而无需做任何权衡折衷。Eterna SoC 是直接序列扩频射频&＃xff0c;符合 2.4GHz 频段 (2400-2483.5 MHz) 中的 IEEE 802.15.4 标准。
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