WIA-PA的制定与开发

1、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概况标准名称标准名称国家国家制定单位制定单位进展进展WIA-PA中国中科院沈阳自动化所牵头CDVWirelessHART美国HART基金会FDISISA 100美国美国仪表学会，征集各国技术提案雷声大、雨点小注：标准制定历经的阶段：注：标准制定历经的阶段：NP、PAS、CD、CDV、FDISWIA-PA标准体系与核心技术l标准体系标准体系拓扑结构网络构成协议栈模型l核心技术核心技术

2、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 WIA-PA标准体系与核心技术星型+网状星型WIA-PA标准体系与关键技术标准体系l物理：主控计算机网关设备路由设备现场设备手持设备l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：网络构成：WIA-PA标准体系与关键技术标准体系l协议栈模型协议栈模型l报文格式报文格式WIA-PA标准体系与核心技术核心技术l集中式和分布式混合的管理架构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l超帧结构超帧结构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 数

3、据流数据流l多址访问多址访问超帧内lTDMA:信标帧、CFP、簇内通信和簇间通信阶段lCSMA :CAP超帧间(不同路由设备超帧的活动期)lFDMAlTDMA:信道数量不足WIA-PA标准体系与核心技术核心技术l跳频机制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l 虚拟通信关系虚拟通信关系目的：l应用对象间通信l网络协议对应用的透明化l 分层协议支持VCR类型Publisher-Subscr

4、iberReport-SinkClient-Server应用层用户应用用于用户应用对象的周期性数据传输用于报警、事件等非周期性事件的报告用于参数的读、写等信息获取或设置操作通信模式Publisher-SubscriberReport-SinkClient-Server是否双向否否是端到端重传否可选是是否支持聚合是否否网络层冗余路径支持簇内否否否簇间是是是单播/广播广播、单播广播、单播单播数据链路子层周期性是否否实时性是可选否通信资源簇内CFP、簇内通信阶段的专用时隙CAPCAP簇间簇间通信阶段的专用时隙簇间通信阶段共享时隙簇间通信阶段共享时隙虚拟通信关系虚拟通信关系l两级聚合两级聚合数据聚合：

5、l现场设备：数据聚合对象l多个用户应用对象时包聚合l路由设备：包聚合对象l多个现场设备的数据包l解聚解聚网关设备：解聚对象WIA-PAWIA-PA运行过程运行过程l设备加入l路由配置与资源分配l网络性能监视 l设备离开设备加入 待加入路由设备 已加入路由设备 网状网络 信标 加入请求 转发加入响应 网络管理者 转发加入请求 转发加入请求 加入响应 转发加入响应 网络发现和 时间同步 安全管理者 通信方式不 做规定 安全 认证 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地址分配设备长地址路由设备短地址现场设备短地址路由配置与

6、资源分配路由设备路由设备 现场设备现场设备通信资源分配示例通信资源分配示例网络性能监视路径失效报告设备状态报告 信道状况报告 ：自适应跳频路径失败报告过程路径失败报告过程现场设备状态报告过程路由设备状态报告过程信道状况报告过程信道状况报告过程WIA-PA运行过程设备离开l 设备离开 主动离开：离开设备申请l路由设备离开l现场设备离开被动离开：簇首或网关指令l路由设备离开l现场设备离开WIA-PA运行过程设备离开l路由设备主动离开路由设备主动离开 WIA-PA运行过程设备离开l路由设备被动离开路由设备被动离开 WIA-PA运行过程设备离开l现场设备主动离开现场设备主动离开 现场设备主动离开网关设

7、备现场设备主动离开路由设备WIA-PA运行过程设备离开l现场设备被动离开现场设备被动离开 现场设备被动离开网关设备现场设备被动离开路由设备WIA-PA开发要点l主要数据结构：管理信息库l主要接口：各层的原语l基于IEEE802.15.4-2006设备特征设备特征l 射频工作频率2.4002.4835GHz信道数16信道间隔5 MHz信道带宽2.7 MHz调制OQPSK传输速率250 kbps接收灵敏度-90 dBm传输距离室内大于100m室外大于500m输出功率15dBm to + 5dBm数据加密128-bit AES天线Chip设备特征设备特征数据端口以太网（可选）符合IEEE 802.3 标准，10Mbps串口（推荐）符合RS232电气接口协议，支持115kbps工作条件 工作电压（推荐）2.83.6V工作温度-4085工作湿度1090%RHWIA-PA原型产品的测试网网关关路路由由设设备备现场设备现场设备WIA-PA原型产品的测试l 初始化测试网络管理者和网关的初始化安全管理者初始化测试l 运行过程测试设备的加入流程 设备