[讨论] 有关无线技术的一些标准（一）

请想象一下，当您乔迁新居，要将电器的电源插头插进墙上插座里去，结果却发现根本不能匹配时是什么感受。应该感谢几十年之前设立的电气标准，发生这种事情的可能性已经很少了。其他还有一些标准也在为我们服务，比如我们可以跟与不同网络服务商打交道的朋友相互发送邮件；可以使用某个制造商提供的测量变送器，而使用另一个制造商提供的控制系统。

标准指的是一系列的特性或者量，用以定义某个产品、过程、服务、界面或者材料的特征。可能您早已对过程工业的许多标准耳熟能详，例如用于为现场设备通信服务的4－20mA标准、基金会现场总线和HART标准等等。

但是，大多数人对无线技术的标准都不是太熟悉――尤其对那些直接用于过程工业用途的标准而言。这毫不奇怪，因为这些标准正在发展之中。标准的创立是一个充满艰辛的工作，常常需要数年时间方可完成。在标准完成发布之前，局外人常常对这些正在开发的标准到底是什么感到困惑，也不知道应该如何应对才好。

请注意开发现场网络无线标准的情形仍在不断演进之中。我将不定期更新，但是不能保证每时每刻都反映最新进展。

来源：http://blog.gongkong.com/blog_detail.Asp?Id=337973

[ 本帖最后由 banana 于 2010-2-24 19:36 编辑 ]

为什么标准十分重要？

标准让来自于不同销售商的部件进行相互通信，并共同工作。但是，如此简单的说明并不能如实反映标准带给供应商和终端用户的众多好处。

产品开发成本更低。供应商可以对已知的标准和方法加以利用，而不是去“重新发明”。例如利用标准可以减少或者根本不用开发特殊界面及其驱动程序。

有利于市场竞争。对标准的广泛利用为供应商提供了许多选择。随之而形成的竞争和规模经济，可以帮助控制价格，并鼓励供应商进行发明，寻求提供不同的产品――但是仍然符合标准的产品。

执行和使用更容易。当您将相同的工具和程序在多种部件上使用时，即使这些部件来自于不同的供应商，整合、操作以及维护等等也会变得更简单，更快捷。

技术风险更低。典型的标准都是通过许多供应商和终端用户的共同努力开发出来的。通常在标准发布之前，标准内提到的技术都已经通过成功试验，并拥有其他用户的使用经验来证明技术的耐用性和价值。供应商分布广泛，这会给您带来信心，即使您最初的供应商做不到，技术支持将来也不会成为问题。

过程工业正在开发的关键，无线技术标准将提供产品的互操作性和共存性。互操作性可以使您将设备和来自不同制造商的主机系统混合使用，相互匹配，并保证他们都工作正确。共存性意味着处于同一地区的不同无线设备和网络相互之间不产生相互干扰。

标准从何而来

标准常常来自于已有的技术――当供应商及其它人为解决问题或者开发某种用途的时候会发明技术。

这些方法可能都具有截然不同的特征，带来的好处也不尽相同。但是一段时间之后，大多数的用户和供应商都会倾向于选择一个稳定可靠而且标准的技术方法。

在某些情况下，一种技术可能最初由某个供应商单独开发出来，工作十分良好以至于整个行业都选用它作为非官方的，或者“行业内的”标准。当最初的供应商将他的技术向其他人进行推广使用的时候，技术的采用率将会加速。例如电脑文件压缩使用的.ZIP格式，以及现场设备通信使用的HART协议就是这种情况。

其他情况下，标准由供应商团队、终端用户以及其他的行业专家正式组成的团队通过共同工作来进行开发，对相关技术进行评估并对最适合所有人使用的技术方法做出肯定。

有时这种方法会将行业标准上升为官方标准；更经常的情况是，在竞争性技术方法之间达成妥协。

在不同的团体之间寻求共识可能会是一个长期，复杂的过程。然而这种努力的结果，常常是形成一个强有力的标准，既满足特定的要求，又为整个行业指出了一个清晰的方向。

那么这些团体都是谁呢？

标准组织

让我们来看一下各种类型的组织，看看他们是如何进入过程工业的标准开发工作的。

标准组织――ISA

有三万成员的仪表、系统和自动化协会（ISA）被认可为仪表和自动化行业设定一致的标准。

ISA迄今为止已经出版了超过150部标准，推荐操作方法和技术报告等等，设计的范围包括过程自动化安全、安全批量控制和控制阀门以及环境条件等等。

例如控制系统现场总线通信使用的ANSI/ISAS50.02标准，以及关于程序系统安全的ANSI/ISAS84.00.01-2002标准。

ISA同时也在开发新的无线标准，我们将在本文中加以讨论。

标准组织――IEEE

电子电气工程师协会，简成（IEEE），是一个专业化、非盈利性组织；一个在仪表、测量和通信方面――尤其在有线和无线网络方面的领先开发商。

开发的标准例如用于Wi-Fi通信的IEEE802.11标准家族，和IEEE802.15.4标准，用于无线个人区域网络和无线传感器网络。

标准组织――IEC

国际电工委员会（IEC）位于瑞士，是一个电气、电子和相关技术领域的国际标准组织。

其开发的标准，包括例如关于过程相关工业的IEC61511标准，用于安全仪器系统的功能性安全，和IEC61158现场总线标准等等。

您可能现在会想，“前面不是也讲过ISA开发的现场总线标准吗？”

没错，是有的。将某个组织制定的标准同另外一个组织开发的标准的全部或部分进行整合，并非不同寻常之事。这是对于已经被接受的技术进行认可的一种方式，同时可以将技术开放给更多的人使用。

在本例中，IEC现场总线标准包括了ISA关于基金会现场总线的技术规范。

标准组织――现场总线基金会

现场总线基金会是我们前面提到的组织类型中的第二种――可以开发、验证、测试、维护并推广针对某一特定技术的标准。

仅仅会是一个独立的、非盈利性组织，由超过350家供应商和最终用户企业组成。成立于1994年，基金会为这些经常在其他领域内相互竞争的公司提供一条共同工作的途径，同其他组织一起创立一种单一的，全球范围内广泛接受的过程控制和制造业自动化使用的可共同使用的现场总线。同时他可以保证为每个竞争者进入市场所必须的知识产权共同享有。

如今现场总线基金会可以为供应商提供培训、工具、现场总线技术的连续开发以及测试服务，以帮助确认他们的产品同标准兼容。

同时基金会还成立了研究团体，来评估无线技术及其在基金会现场总线方面的应用。

标准组织――HART基金会

HART基金会拥有自主技术，并制定了HART协议标准。在全世界范围内共安装有超过两千万个HART设备。而HART协议是一个开放性的行业标准，用于现场设备通信方面。

HART通信基金会是一个独立的，非盈利性组织，有160多个成员公司，管理着协议标准以及相关的知识产权，以保证技术在过程工业内的公开应用。同时它还提供中立的销售商培训以及协议应用方面的支持。

组织内部有一个特别设立的工作团队，目前正在为HART信息制定无线通信规范，几分钟后您将知道这方面更多的信息。

标准组织――Wi-Fi联盟

Wi－Fi联盟是一个非盈利性组织，有250多个成员公司。目前正在努力将IEEE802.11变成高速无线区域网络方面的全球性标准。

其方法是：

现有的无线技术标准

虽然直到近期为止，无线技术仍然较少在大多数的过程工业中使用，在其他领域中各种无线技术已有数年之久的广泛应用。而且其中几种技术已经成为标准。

其中有些技术――以及对他们进行定义的标准――很有可能在过程工业占有自己的一席之地。在大多数情况下，他们将作为无线结构的起点，可以利用附加的规范和标准来为工业应用提供更高的功能。

现有的基本无线通信标准可以举出两个例子，包括IEEE802.11和IEEE.802.15.4标准。

IEEE802.11标准―― 也称作Wi-Fi或无线以太网――是一系列用于无线局域网的标准。可能您已经在使用802.11技术将您的笔记本电脑同公司或家庭网络进行连接了。在工厂的应用中，它可以提供一种方法，将小的无线设备网络连接到主机系统或工厂的局域网（LAN）上去。同时它还可以用于将处于移动状态的工作人员的电脑或个人数字助理(PDA)连接到局域网上去。

IEEE802.15.4无线标准提供了一个简单的平台，以便进行低成本、低功率和高可靠性的通讯。这个标准同时为过程工业标准，例如SP100、无线HART或其他标准提供了一个物理性基础。

802.15.5标准为OSI通信模型定义了两个较低的层级。其物理层级是扩频无线信号，工作在2.4GHz频段，以250kbps的速度传播；其媒体接入控制层级支持三种常见的工厂内部应用的无线网络技术：星型结构、网状结构和簇状结构。

其他的无线技术，例如Zigbee，为802.15.4标准的物理层级和媒体接入控制层级赋予了更高层次的功能。虽然Zigbee技术作为一种专属的技术方案和新兴标准，是基于跟802.15.4同样的基准，但是不同的技术具有不同的应用层级和因此带来的不同的功能。