WirelessHART標準

WirelessHART通信規(guī)范于2008年9月正式獲得國際電工委員會（IEC）的認可，成為工業(yè)無線方面的IEC國際標準（IEC 62591），它能夠滿足流程工業(yè)對于實時工廠應用中在可靠性、抗干擾性、安全性、組網(wǎng)靈活性和兼容性等方面的需求。

WirelessHART網(wǎng)絡支持來自眾多制造商的各種各樣的設備，產品應被歸類為5種不同產品類型：

圖1 WirelessHART網(wǎng)絡設備類型

n 現(xiàn)場設備：實現(xiàn)現(xiàn)場感知或執(zhí)行功能的基本設備；

n 適配器：連接到現(xiàn)有的HART現(xiàn)場設備，使其具備無線通信功能；

n 網(wǎng)關：實現(xiàn)主機應用程序與屬于無線網(wǎng)絡成員的設備之間的通信；

n 網(wǎng)絡管理器：負責網(wǎng)絡配置，安排網(wǎng)絡設備之間的通信，管理路由表以及監(jiān)控和報告無線網(wǎng)絡的健康狀況；

n 手持設備：用于配置、維護或控制工廠資產。

協(xié)議層

WirelessHART協(xié)議棧遵循OSI 7層協(xié)議模型體系結構。包括物理層、鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層。

圖2 OSI 7層協(xié)議模型與WirelessHART協(xié)議結構對比

物理層

WirelessHART物理層基本上是基于IEEE 802.15.4-2006 2.4GHz DSSS的物理層。該層定義了射頻特征，如信號方式、信號強度和設備靈敏度。WirelessHART工作于2400 ~ 2483.5MHz的免費ISM頻段，其數(shù)據(jù)傳輸速率可高達250kbit/s。該頻段被劃分16個信道，并被編號為11~26，兩個相鄰的信道之間的頻間距為5MHz。

數(shù)據(jù)鏈路層

WirelessHART標準的一個顯著特征是基于時間同步的數(shù)據(jù)鏈路層。WirelessHART數(shù)據(jù)鏈路層的通信時隙被嚴格定義為10ms，并利用TDMA技術支持沖突避免和確定性通信。

網(wǎng)絡層和傳輸層

網(wǎng)絡層和傳輸層共同為網(wǎng)絡設備提供安全、可靠的通信。為了支持Mesh網(wǎng)絡結構，每個WirelessHART設備都要求能為其他設備轉發(fā)數(shù)據(jù)。

應用層

應用層是WirelessHART標準的最頂層，它定義了各種設備命令、響應、數(shù)據(jù)類型和狀態(tài)報告。在WirelessHART標準中，設備和網(wǎng)關之間的通信是基于命令和響應的。應用層負責解析報文內容、提取命令號、執(zhí)行制定的命令，以及產生響應。

安全體系結構

WirelessHART網(wǎng)絡是一種安全的網(wǎng)絡系統(tǒng)。WirelessHART的MAC層和網(wǎng)絡層都提供了安全服務。MAC層結合使用了循環(huán)冗余校驗（CRC）和消息完整性代碼（MIC），從而能提供跳到跳的數(shù)據(jù)完整性服務。發(fā)送方和接收方都使用了CCM模式和AES-128塊加密算法來產生和驗證MIC。網(wǎng)絡層采用了各種密鑰以提供端到端的加密和數(shù)據(jù)完整性服務。WirelessHART安全體系定義了四種密鑰：

n 當沒有網(wǎng)絡密鑰的時候，公共密鑰被用來產生MAC層的MIC；

n 網(wǎng)絡密鑰被所有的網(wǎng)絡設備共享，并被網(wǎng)絡設備用來產生MAC層的MIC；

n 入網(wǎng)密鑰對于每個網(wǎng)絡設備而言都是唯一的。在設備加入網(wǎng)絡過程中，入網(wǎng)密鑰被網(wǎng)絡管理器用來認證申請入網(wǎng)的新設備；

n 會話密鑰由網(wǎng)絡管理器創(chuàng)建。會話密鑰對于兩個網(wǎng)絡設備之間的端到端連接都是唯一的，它被用來提供端到端的加密和數(shù)據(jù)完整性服務。會話密鑰又可以進一步分為單播密鑰和廣播密鑰。

中科博微WirelessHART系列產品

中科博微的智能無線產品采用專注于過程自動化的WirelessHART無線技術，具備自組網(wǎng)、自修復、低功耗、數(shù)據(jù)加密等特點，確保可靠的運行以及靈活和快速的安裝。通過我們的無線模塊、無線網(wǎng)關、無線適配器、無線溫度變送器等產品可快速實現(xiàn)復雜工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控、設備運維與診斷。中科博微的智能無線產品已成為國內終端客戶的首選工業(yè)無線通信方案，國際知名企業(yè)也紛紛加入合作的行列中，已經在石油化工、電力、冶金、機械制造等領域得到廣泛應用。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入點

擁有國內第一、國際第三個通過國際認證的現(xiàn)場總線協(xié)議棧，國內第一個通過國際認證的現(xiàn)場總線儀表，國內第一個網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)示范應用，國內第一個通過國際認證的功能安全儀表，國內第一個通過國際認證的無線HART產品等。

中科博微是工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化領域國家重要科技計劃項目的主要承擔單位之一，多年來承擔了多個國家科技重大專項，國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)，智能制造裝備發(fā)展專項等國家科技計劃項目。

公司在技術能力、技術成果及技術儲備方面積累了豐富的經驗，擁有一批實力雄厚的研發(fā)團隊，為公司產品的持續(xù)發(fā)展保駕護航。