WIA-PA的制定与开发介绍.ppt

WIA-PA标准 中科院沈阳自动化研究所 张晓玲 2011年3月31日 主要内容 一、WIA-PA概况 二、WIA-PA标准体系与关键技术 三、WIA-PA运行过程 四、WIA-PA开发要点 五、WIA-PA原型产品的测试 WIA-PA概况 WIA-PA标准体系与核心技术 标准体系 拓扑结构 网络构成 协议栈模型 WIA-PA标准体系与核心技术 WIA-PA标准体系与关键技术—标准体系 物理： 主控计算机 网关设备 路由设备 现场设备 手持设备 WIA-PA标准体系与关键技术—标准体系 协议栈模型 报文格式 WIA-PA标准体系与核心技术—核心技术 集中式和分布式混合的管理架构 WIA-PA标准体系与核心技术—核心技术 超帧结构 CAP:设备加入，簇内管理和重传 CFP:移动设备与簇首间的通信 非活动期:簇内通信、簇间通信/休眠 多址访问 超帧内 TDMA:信标帧、CFP、簇内通信和簇间通信阶段 CSMA :CAP 超帧间(不同路由设备超帧的活动期) FDMA TDMA:信道数量不足 WIA-PA标准体系与核心技术—核心技术 跳频机制 自适应频率切换（AFS）：在不同的超帧周期内根据信道状况切换超帧活动期所用信道 自适应跳频（AFH）：根据信道状况更换非活动期的簇内通信段的信道 时隙跳频（TH）：按照一定规律改变非活动期的簇间通信段的信道 WIA-PA标准体系与核心技术—核心技术 虚拟通信关系 目的： 应用对象间通信 网络协议对应用的透明化 两级聚合 数据聚合： 现场设备：数据聚合对象 多个用户应用对象时 包聚合 路由设备：包聚合对象 多个现场设备的数据包 解聚 网关设备：解聚对象 WIA-PA运行过程 设备加入 路由配置与资源分配 网络性能监视 设备离开 设备加入 地址分配 路由配置与资源分配 路由设备 网络性能监视 路径失效报告 设备状态报告 信道状况报告 ：自适应跳频 WIA-PA运行过程——设备离开 设备离开 主动离开：离开设备申请 路由设备离开 现场设备离开 被动离开：簇首或网关指令 路由设备离开 现场设备离开 WIA-PA运行过程——设备离开 路由设备主动离开 WIA-PA运行过程——设备离开 路由设备被动离开 WIA-PA运行过程——设备离开 现场设备主动离开 WIA-PA运行过程——设备离开 现场设备被动离开 WIA-PA开发要点 主要数据结构：管理信息库 主要接口：各层的原语 基于IEEE802.15.4-2006 设备特征 设备特征 WIA-PA原型产品的测试 现场设备主动离开网关设备 现场设备主动离开路由设备 现场设备被动离开网关设备 现场设备被动离开路由设备 Chip 天线 128-bit AES 数据加密 15dBm to + 5dBm 输出功率 大于500m 室外 大于100m 室内 传输距离 -90 dBm 接收灵敏度 250 kbps 传输速率 OQPSK 调制 2.7 MHz 信道带宽 5 MHz 信道间隔 16 信道数 2.400~2.4835GHz 工作频率 射频 * * 美国仪表学会，征集各国技术提案 HART基金会 中科院沈阳自动化所牵头 制定单位 雷声大、雨点小 美国 ISA 100 FDIS 美国 WirelessHART CDV 中国 WIA-PA 进展 国家 标准名称 注：标准制定历经的阶段：NP、PAS、CD、CDV、FDIS 核心技术 管理架构 超帧结构 多址方式 跳频技术 虚拟通信关系 聚合与解聚 星型+网状 星型 逻辑： 网关 冗余网关 网络管理者 安全管理者 簇首 冗余簇首 簇成员 网络构成： 数据流 簇间通信阶段共享时隙 簇间通信阶段共享时隙 簇间通信阶段的专用时隙 簇间 CAP CAP CFP、簇内通信阶段的专用时隙 簇内 通信资源 否 可选 是 实时性 否 否 是 周期性 数 据 链 路 子 层 单播 广播、单播 广播、单播 单播/广播 是 是 是 簇间 否 否 否 簇内 冗余路径支持 网 络 层 否 否 是 是否支持聚合 是 可选 否 端到端重传 是 否 否 是否双向 Client-Server Report-Sink Publisher-Subscriber 通信模式 用于参数的读、写等信息获取或设置操作 用于报警、事件等非周期性事件的报告 用于用户应用对象的周期性数据传输 用户应用 应 用 层 Client-Server Report-Sink Publisher-Subscriber VCR类型 分层协议支持 虚拟通信关系 路由设备通过网关加入 路由设备通过在网路由设备加入 现场设备通过网关加入-仅适用于星型网络 现场设备通过在网路由设备加入 设备长地址 路由设备短地址 现场设备短地址 现场设备 通信资源分配示例