现场级无线通信协议研究
现场总线及通讯协议
现场总线及通讯协议现场总线的现状和未来发展一、引言计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。
现场总线(field bus)是指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站的通讯系统。
二、现场总线的产生纵观控制系统的发展史，不难发现，每一代新的控制系统推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外。
1、模拟仪表控制系统模拟仪表控制系统于六七十年代占主导地位。
其显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰。
2、集中式数字控制系统集中式数字控制系统于七八十年代占主导地位。
采用单片机、PLC、SLC 或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷，提高了系统的抗干扰能力。
集中式数字控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度和安排；不足的是，对控制器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降。
3、集散控制系统（DCS）集散控制系统（DCS）于八、九十年代占主导地位。
其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。
因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。
在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技术的发展和应用，遗憾的是，不同的DCS厂家为达到垄断经营的目的而对其控制通讯网络采用各自专用的封闭形式，不同厂家的DCS系统之间以及DCS与上层Intranet、Internet信息网络之间难以实现网络互连和信息共享，因此集散控制系统从该角度而言实质是一种封闭专用的、不具可互操作性的分布式控制系统且DCS造价昂贵。
地震应急现场无线通信设备与现场有线网络环境集成通信方案探讨
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１３ 地震应 急现场通信 系统在 汶川 ８ ０级地震 中的使 用情况 ． ．
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作＿ 。本文中针对现场应急通信系统 ， ５ ］ 在保证基本不影响 Ｖ Ａ Ｓ Ｔ卫星信道传输 的基础上 ， 探讨
现场无线网状网 中心固 站 美国／ 定 雷杰特 （Ｌ ） ＸＲ 远距车载／ 便携 站（ Ｌ ） Ｘ Ｖ ｌ ． ７ ８ ＷＦ 手机 ｉｉ 无线网桥
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现场 应 急指挥 系统 。其任 务是 ， 在破 坏性地 震发 生 以后 ， 地震 现 场应 急指挥 系统 必须立 即奔 赴 地震 现 场 ， 地震 现场 与后方 指挥 中 心 （ 在 省级 、 国家 ） 立 一 套 完 整 、 建 高效 的工 作 系统 ， 证 现 保
场和后方指挥中心语音 、 数据 、 视频通信畅通 ， 确保抗震救灾工作顺利进行 ， 并配合完成现场工
表 １ 省 级 地震 应 急 现 场 主 要通 信 设 备 清 单
无线通信系统的网络协议与安全
无线通信系统的网络协议与安全一、引言无线通信系统是现代社会中不可或缺的重要组成部分，其在各个领域都扮演着至关重要的角色。
而网络协议与安全也是保证无线通信系统正常运行和数据传输的关键因素。
本文将重点探讨无线通信系统的网络协议与安全。
二、无线通信系统的网络协议1. OSI七层模型无线通信系统中的网络协议参照着开放系统互联通信参考模型，即OSI七层模型。
该模型将网络协议分为七个不同的层次，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每个层次都承担着不同的功能和责任，共同协同工作，以实现数据的正常传输和通信的顺利进行。
2. 网络协议的功能网络协议在无线通信系统中扮演着桥梁的作用，它确保数据能够从源端点传输到目标端点。
网络协议通过规定数据的传输格式、传输速率、错误检测和恢复机制以及数据路由等方面的规则和协议来保证无线通信系统的正常运行。
3. 常见的网络协议在无线通信系统中，常见的网络协议包括IP协议、TCP协议、UDP协议、ARP协议、ICMP协议等等。
这些协议分别负责不同的功能，如IP协议用于定位和传输数据包，TCP协议提供可靠的数据传输服务，UDP协议提供无连接的数据传输服务，ARP协议用于实现IP地址和MAC地址的映射，ICMP协议用于网络故障的诊断等。
三、无线通信系统的安全性1. 安全威胁无线通信系统面临着各种各样的安全威胁，如未授权访问、数据泄露、数据篡改、拒绝服务攻击等。
这些威胁可能导致用户信息的泄露、网络服务的中断以及系统的瘫痪，对无线通信系统的正常运行和用户信息的安全造成严重影响。
2. 安全保障手段为确保无线通信系统的安全，可以采取以下安全保障手段：（1）加密技术：包括对数据的加密、身份认证和访问控制等。
加密技术可以保护数据的机密性，防止数据泄露和篡改。
（2）防火墙：通过设置防火墙来监控网络流量、过滤和阻止潜在的恶意访问和攻击。
防火墙可以提高网络的安全性，减少安全威胁。
无线现场总线参数配置研究
个从站 的采集 数据 的速度 与能力 。 Ｐｏ ｂ ｓ ｒｆ ｕ 的参数 配置研究 已经非 常成熟 ， 而因 ｉ 然
为进 行 了无 线 网络 的拓 展 ， 些 参 数都 必 须 经过 调 这 整后 ， 才能使 整个 网络正 常运行 。
２ １ 令牌持 有 时间 ． Ｐｏ ｂ ｓ ｒ ｕ 中一 个 主站 持 有 令牌 的时 间 的参 数 为 ｉ ｆ
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０ 引 言
工 业现场 总线在现今 的工业 生产 中得到 了广泛 的应用 ， 现有 的现场 总线 基本 采 用 有线 方 式 进行 通 信 。然 而在某些应 用 环 境下 ， 线 连接 的方式 将 无 有
，
统 的实 时性可 以得 到保 证 ， 种 时 间 的预 先确 定 性 这
ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｓ ｂ ｇ ｎ ｔ ｉｔ ｇａ ｅ ｔ ｅ ｗｉｅｅ ｓ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎｔ ｔ ｎ ｓｒａ ｅｄ ｕ ．Ｔｈ ｓ ｅ ｅ ｒ ｈ ｒ ｅ ａ ｏ ｎ ｅ ｒ ｔ ｈ ｒ ｌｓ ｏ ｎ ｃ ｔ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｏ ｈｅ ｉｄｕ ｔｉ ｌｆ ｌ ｂ ｓ ｏ ｉ ｉ ｐ ｐ ｒｉ ｔｏ ｃ ｄ ｔ ｅ ｂ ｓｃ ｃ ห้องสมุดไป่ตู้ ｅ ｔ ｎ ｈ ｒｈｉ ｃｕ ｅ ｏ ｈ ｒ ｌｓ ｅｄｂ ｓ ｆｒ ｄ ｂ ｅ Ｐ ｏｉ ｕ ａ ｅ ｎｒ ｄｕ ｅ ａ ｉ ｏ ｃ ｐ ｓａ ｄ ｔ ｅ ａ ｃ ｔ ｔ ｒ ｆｔ ｅ ｗｉｅｅ ｓ ｆ ｌ ｕ ｏ ｍｅ ｙ ｔ ｒ ｆｂ ｓ ｈ ｅ ｉ ｈ ａ ＥＥＥ８ ２． ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｈ ａ ａ ｔｒｃ ｎ ｇ ｒ ｔｏ ｐ ｉ ｚ ｔ ｎ ｐ ｏ ｌ ｍ ｙ ｅ ｔｂ ｉｈｎｇ ｔｅ ｔ ｎｄ Ｉ ０ １ ｎ ｎ ｌ ｚ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒｍｅ ｅ ｏ ｆ ｕ ａｉｎ ｏ ｔ １ ｉ ｍｉａ ｉ ｒ ｂ ｅ ｂ ｓａ ｌｓ ｉ ｉ ｏ ｈ ｍｅ
油气生产物联网系统井(口)场无线通信模式设计
联通 信模 式 。
２ ． ２ ． ２ 仪 表与井 口控 制器 （ Ｒ Ｔ Ｕ） ／ ＝ ｒ 卜 口控制 单元 基本 通信模 式设 计 的主要 内容
２ ． ２ ． １ 井 （几 ） 场 无线 通 信 模 式 采集 控 制 设 备 架构 。将 井 场 通 信 划 分 为单 井 通 信 模式 和 多井 集 联 通 信模 式 。无 线 仪 表 一 井 口控 制 器 （ Ｒ Ｔ Ｕ） 一 中 心控 制 室 的数 据 流 为 单 井通
信 模 式 ｊ ，见 图 １ ；无 线 仪 表 一片 口控 制 单 元 （ 井 口路 南单 元） 一 多井 集 联 中继器 （ Ｒ Ｔ ｕ） 一 中心 控制 室 的数 据 流 为 多井
维护 。采用 网状 网络 、 自适应跳 频 、多路 径传 输 、高精 度 时 间 同步等方 法 ，实现 了＿ ｌ ｌ 业现 场环 境下 高可靠 、高实 时 、高 节能 通信 。 ）两种无 线技 术特 点进 行制 定 ，对无 线仪 表设 备 提供 了更 多无线 通信 模块 的选 用 范围 。无线 通信 模式 考虑 了 现场 压力 、温 度 、电参数 、功图数 据采 集能 否便 捷 的支持 有
Ｓ ＹＳ Ｐ Ｒ ＡＣ Ｔ Ｉ Ｃ Ｅ 系统 实践
油气生产物联网系统
井 （ 口 ）场无线通信模式设计
◆刘 英 李 清辉 苏 伟 韩辛酉 韩卫 国
摘 要 ：无线仪 表 、控 制设备 的 互联互通 互 用需要 制定仪表 与控制 器 间的无线 通信协议 ，确 保通信 协议 的适 用性 ，首要 前提 是规 范仪 表 到井 口 控 制 器间 的通 信模 式 。油 气生产物联 网系统针 对 中石 油 井 （ 口 ）场特 点 ，对 前端 采集控 制设 备的 无线通信模 式进 行 了设计 ，对指 导各 油 气田进 行 油 气生产物联 网采 集控制 仪表设 备 的设计 及部 署具有 一定 指导 意义 ，对规 范无线仪 表和控 制设 备的 通信协议 ，确保 不 同厂 家仪 表 、设备 实现 互联互 通 、 互 用互换 ，降低建设 及 维护成本 具有基础 保 障作用和极 其重要 的意 义。 关键词 ：无 线仪表 ；通信模 式 ；控 制器 ；物联 网
铁路货场（站）无线Wi-Fi局域网设计规范建议方案
铁路货场（站）无线Wi-Fi局域网设计规范建议方案 徐健华- 73 -CHINA RAILWAY 2015/11专栏·视频与安全1 无线网络使用分类（1）胖 AP（ Fat Access Point）。
能够独立实现配置、管理和工作的无线局域网接入设备，也称为非集中控制型AP、独立控制型AP。
（2）瘦 AP （Fit Access Point）。
需要与接入控制器配合，共同实现配置、管理和工作的无线局域网接入设备，也称为集中控制型AP。
（3）接入控制器 （Access Controller，AC）。
对瘦AP进行集中配置、管理和控制的网络设备。
（4）热点（Hotspot）。
能够提供无线局域网接入服务的区域。
（5）网桥模式（Wireless Client）。
跟任何AP桥接的网桥模式。
（6）AP到AP无线桥接（Wireless Bridge）。
支持两个AP进行无线桥接模式来连通两个不同的局域网。
（7）多AP桥接（Multi-point Bridge）。
支持两个以上AP进行无线桥接，将放在中心位置的AP选择多AP 桥接，其他AP统一将中心位置AP的MAC码填进自己的AP到AP无线桥接项。
2 网络设计2.1 无线Wi-Fi局域网设计内容（1）无线Wi-Fi局域网系统由无线接入网和支撑系统组成。
无线接入网提供用户终端接入、信息采集和业务管理控制功能，可采用自治式和集中式两种组网方式，自治式组网由胖AP组成，集中式组网由瘦AP和AC组成。
AP 间的拓扑关系可相互独立，也可组成Mesh网络。
（2）无线Wi-Fi局域网系统包括以下主要接口：用户终端与AP之间的接口，此接口为空中接口，包括网络连接和数据通信接口，采用IEEE 802.11或更新协议；AP 与AC之间的接口，包括数据通信接口和业务控制接口，数据通信接口采用IEEE 802.3规范 ，业务控制接口自行定义。
铁路货场（站）无线Wi-Fi 局域网设计规范建议方案徐健华：辽宁奇辉电子系统工程有限公司工程部，产品经理，辽宁 沈阳，110020摘 要：铁路货场（站）无线Wi-Fi局域网设计规范建议的制订，将对无线Wi-Fi局域网的设计和建设发挥重要的引导规范作用。
HART通信协议
HART通信协议协议名称：HART通信协议一、引言HART通信协议是一种数字通信协议，用于在现场设备和控制系统之间进行双向通信。
本协议旨在确保设备之间的互操作性和数据传输的可靠性，为工业自动化系统提供通信标准。
二、协议背景随着工业自动化的发展，现场设备的数量和种类不断增加，传统的模拟信号已经无法满足对设备状态和参数的监测和控制需求。
为了解决这一问题，HART通信协议应运而生。
该协议通过在模拟信号中叠加数字信号，实现了设备状态和参数的数字传输，为现场设备的智能化提供了基础。
三、协议特点1. 双向通信：HART通信协议支持设备和控制系统之间的双向通信，可以实现从控制系统向设备发送指令，也可以从设备向控制系统发送数据。
2. 兼容性：HART通信协议可以与现有的4-20mA模拟信号兼容，无需更改现有设备的硬件接口。
3. 可靠性：该协议采用了纠错编码和多重点对点通信技术，确保数据传输的可靠性和稳定性。
4. 灵活性：HART通信协议支持多种通信介质，包括有线和无线通信，适用于不同的工业环境。
5. 扩展性：该协议支持设备参数的扩展，可以根据具体应用需求进行定制。
四、协议结构HART通信协议采用了主从结构，由主设备和从设备组成。
主设备通常是控制系统或监测仪表，从设备则是现场设备，如传感器、执行器等。
协议结构如下：1. 物理层：HART通信协议可以通过4-20mA模拟信号进行传输，也可以通过数字通信介质进行传输，如RS485总线。
2. 数据链路层：该层负责数据的传输和错误检测，采用纠错编码和循环冗余校验（CRC）等技术确保数据的完整性和可靠性。
3. 应用层：应用层定义了数据的格式和协议规范，包括命令帧、响应帧和数据帧等。
主设备通过发送命令帧给从设备，从设备则通过响应帧回复主设备。
五、协议功能HART通信协议提供了丰富的功能，包括但不限于以下几个方面：1. 参数读取：主设备可以向从设备发送读取命令，获取设备的状态和参数信息，如温度、压力、流量等。
现场总线第四章HART通信协议-图
展望
01
hart通信协议概述
hart通信协议的定义
总结词
hart通信协议是一种用于工业自动化的通信协议，它使用无线信号传输数据，支持多种数据传输速率和通信距离。
hart通信协议的技术发展趋势
无线通信技术融合
随着无线通信技术的发展，Hart通信协议正逐步实现与其他无线通信技术的融合，以 提高现场总线的无线化程度和通信效率。
安全性增强
随着工业网络安全问题的日益突出，Hart通信协议正在加强安全机制的研究和应用， 以提高系统的安全性。
智能化发展
随着物联网、云计算等技术的发展，Hart通信协议正朝着智能化方向发展，以实现更 高级别的自动化和智能化。
hart通信协议的未来展望
更广泛的应用领域
01
随着工业自动化程度的不断提高，Hart通信协议有望在更多领
域得到应用，如智能家居、智能交通等。
更高级别的自动化和智能化
02
随着物联网、云计算等技术的发展，Hart通信协议有望实现更
高级别的自动化和智能化功能。
更完善的安全机制
03
随着网络安全问题的日益突出，Hart通信协议有望在未来推出
详细描述
hart通信协议是一种专为工业现场设备之间的通信而设计的协议。它使用无线信号传输数据，使得设备之间的连 接更加灵活，无需布线。hart通信协议支持多种数据传输速率和通信距离，以满足不同工业应用的需求。
hart通信协议的特点
总结词
hart通信协议具有可靠性高、实时性强、互操作性好的特点。
详细描述
要点一
无线通信双向中继站中继协议设计研究
无线通信双向中继站中继协议设计研究近年来，随着无线通信技术的飞速发展，各种无线设备在我们日常生活中得到越来越广泛的应用。
除了智能手机、平板电脑等常见的无线设备外，还有一些基于无线通信技术的设备也在快速发展，例如无人机、智能家居等。
在这些设备中，很多都需要进行数据的传输和交换，这就需要一种稳定可靠的通信方式，而无线通信无疑是一种非常优秀的选择。
但是，在一些特殊的场景下，由于信号传输的距离限制、设备功耗等问题，双向通信可能会出现一些问题。
而在这些场景下，无线通信双向中继站中继协议的设计就显得尤为重要。
无线通信双向中继站中继协议是指在两个设备之间进行数据传输时，中间需要加入一个无线通信中继站作为中转站传输数据的协议。
这种中继站会将来自其中一个设备的数据接收后再转发到另一个设备。
在这个过程中，如果中继站发生故障或者出现数据的丢失，整个通信链路就会中断，因此这种协议的设计非常重要。
目前，常用的无线通信双向中继站中继协议主要有三种，分别是CSMA/CD协议、TDMA协议和FDMA协议。
其中，CSMA/CD协议是最常用的协议之一。
它是一种随机接入协议，当两个设备同时向中继站发送数据时，中继站只会接受其中一个设备的数据，而另一个设备则需要等待一段时间后才能重新发送数据。
这种协议的优点是简单易行，但是由于其无法控制数据的发送时间，会出现数据碰撞和丢失等问题，因此在一些特殊的场合下并不适用。
与CSMA/CD协议不同的是，TDMA协议和FDMA协议都是一种时间分配协议。
在TDMA协议中，中继站会将接收到的数据按照时间片的方式分配到不同的通信设备中；而在FDMA协议中，中继站会将接收到的数据根据频率进行分配。
这两种协议相对于CSMA/CD协议来说，能够更加准确的控制数据的发送时间，减少数据碰撞和丢失的情况，因此通常会使用于数据传输比较稳定的场合。
从以上介绍中可以看出，无线通信双向中继站中继协议的设计非常重要，它直接决定着数据传输的稳定性和可靠性。
基于钻井液的无线通信系统模型及其协议研究
关键词
随钻测量
钻井液信道
通信 系统模型 Ａ
协议
中图法分 类号
Ｔ ２ ４ １ Ｅ ５． ；
文献标志码
随着石 油勘探 开 发难 度 的 增 加 ， 对石 油 钻 研 究 人 员 没有 良好 的标 准 使
术 智能 化 、 自动化 的要 求 越来 越 高… 。钻井 信 息 的 数据采 集 、 输 控 制 、 析 处 理 、 馈 决 策 、 控 制 传 分 反 再
数据 上 行 模 型 用 于把 井 下 测 量 的 参 数 通 过 钻 井 液信 道 传 输 到 地 面 ， 随 钻 测 量 系 统 的核 心 部 是
分 ， 性 能 直接 决 定 了 随 钻 测 量 系统 的传 输 速 度 、 其
误码 率 等 指 标 。 因此 ， 模 型 是 本 文 的 研 究 重 点 ， 该 在后 面对其 进行 了详 细设 计 。 模 型 中上 下 层 之 问 的 通 信 是 通 过 它 们 之 间 的
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基 于 钻 井液 的 无 线通 信 系统 模 型及 其 协 议研 究
李 忠伟 王 瑞 和
（ 国石 油 大 学 （ 东 ） 油 工 程 学 院 ， 营 ２７ ６ ） 中 华 石 东 ５０ １
摘
要
分析发现 目前 国内外关于钻 井液信道 中数据通信 协议及 其体 系结构 的研 究较为缺 乏 ， 在 一定 程度上 限制 了钻 井 这
液通信系统 的研究和发展 ， 不能满足钻 井工艺提 高的要求。而且 由于随钻测 量系统信道独 特的特征 ， 不能直接 套用现有 的计 算机 网络通信 中的协议及其体 系结构。参 照了现行 的国际标准 ， 据钻 井液信道 的特 点， 根 设计 了三层结构 的数据下行通信模 型和 四层结构的数据上行通信模型 ， 以及 对应的分层 协议和数 据流 。仿 真结 果表 明， 该模 型非 常适合 低信 噪比环境 下 的钻 井 液信道通信 ， 能够提 高随钻测量系统的传 输效率、 时性和准确性 ， 实 而且设置 灵活、 扩展性强。
4G与5G无线网络协议的性能比较研究
4G与5G无线网络协议的性能比较研究随着科技的不断发展，无线通信网络已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
而4G和5G作为目前最主要的无线通信网络标准，它们之间的性能差异成为众多研究者和用户关注的焦点。
本文将通过对4G和5G无线网络协议的性能比较研究，分析其在速度、容量、延迟、能耗等方面的差异以及应用前景。
首先，我们来看一下4G和5G在速度方面的比较。
4G 网络采用LTE技术，其下载速度可以达到100Mbps到1Gbps，上传速度可达到50Mbps到500Mbps。
而5G网络采用了更高频段的无线电波，并引入了更多的天线，其下载速度可以达到数Gbps，上传速度也可达到数百Mbps。
可以说，5G网络的速度比4G网络更加快速，这意味着我们可以更快地下载和上传大量数据，极大地提升了数据传输的效率。
其次，容量是另一个需要考虑的重要因素。
4G网络使用时分多址技术（TDMA），能够支持大约2000个活动设备每平方千米。
5G网络则采用了更高级的多址技术（OFDMA和SC-FDMA），可以支持更多的设备连接，预计将达到每平方千米100万个连接。
这意味着5G网络相比4G网络在容量上有着更高的承载能力，能够满足未来智能设备大规模连接的需求，为物联网的发展铺平道路。
延迟也是我们在无线通信中需要关注的重要性能指标。
延迟是指数据从发送端到接收端所需的时间。
4G网络的延迟通常在10毫秒到30毫秒左右，而5G网络的延迟将得到进一步优化，预计可以达到1毫秒以下，极大地提高了数据传输的实时性。
这对于一些要求低延迟的应用来说，比如自动驾驶、远程医疗等，将能够发挥更大的作用，并为新兴应用领域带来更多的可能性。
此外，要考虑的一个方面是能耗。
4G网络相对于以前的3G网络已经在能耗方面有了显著的改进。
而5G网络在能耗方面也进一步提高。
通过引入更复杂的技术和更高效的天线设计，5G网络能够在提供更高速率和更多连接的同时，保持相对较低的能耗水平。
无线通信协议优化与网络优化技术
无线通信协议优化与网络优化技术第一章，引言近年来，随着移动设备普及和无线网络服务的广泛应用，无线通信技术成为了研究的焦点。
而无线通信协议和网络优化，是提高无线通信质量和增强用户体验的关键技术。
本文将从无线通信协议优化和网络优化两个方面，详细介绍相关的技术和方法。
第二章，无线通信协议优化无线通信协议一直是无线通信领域研究的重点。
常见的无线通信协议包括蓝牙、Wi-Fi、LTE等。
在无线通信协议中，通信协议的设计和实现是非常重要的，它直接影响用户使用体验。
而通信协议的优化，可以提高网络连接速度、稳定性以及响应时间，提高用户满意度。
2.1 TCP/IP协议优化TCP/IP协议是网络上最常用的协议之一。
它基于TCP传输控制协议和IP互联网协议，提供了强大的通信能力和稳定性。
但是在一些网络环境中，TCP/IP协议会受到一些限制和阻碍，例如网络拥塞、高延迟等。
为了解决这些问题，需要对TCP/IP协议进行优化。
2.2 Wi-Fi协议优化Wi-Fi协议是家庭和办公室通信的重要手段。
它有着高速的无线数据传输能力，并且具有高度的灵活性和可扩展性。
但是在无线网络环境中，Wi-Fi协议会存在信道重叠、网络干扰等问题，这会影响用户的使用体验。
因此，对Wi-Fi协议进行优化，是提高无线网络性能的关键之一。
2.3 蓝牙协议优化蓝牙协议是无线通信中重要的局域网协议，它在低功耗、近距离传输等方面具有优势。
但是在使用过程中，蓝牙协议也会遇到很多问题，例如设备的互操作性、传输速度等。
因此，对蓝牙协议的优化也非常重要。
第三章，网络优化技术无线网络在日常生活和工作中发挥着越来越重要的作用。
由于无线网络的特殊性质，它不仅需要与网络协议进行交互，还需要考虑网络性能和响应时间。
因此，网络优化技术是保证无线网络高效运行的关键。
下面我们将详细介绍一些网络优化技术。
3.1 信号覆盖优化技术信号覆盖的范围和质量是无线网络性能的重要指标。
在实际应用中，网络信号会受到多种因素的干扰，例如建筑物、树木、电磁干扰等。
(完整版)无线通信研究背景与现状分析及短距离无线通信技术
无线通信研究背景与现状分析及短距离无线通信技术1研究背景与现状分析工业应用中，现阶段基本上都是以有线的方式进行连接，实现各种控制功能。
各种总线技术，局域网技术等有线网络的使用的确给人们的生产和生活带来了便利，改变了我们的生活，对社会的发展起到了极大的推动作用。
有线网络速度快，数据流量大，可靠性强，对于基本固定的设备来说无疑是比较理想的选择，的确在实际应用中也达到了比较满意的效果。
但随着射频技术、集成电路技术的发展，无线通信功能的实现越来越容易，数据传输速度也越来越快，并且逐渐达到可以和有线网络相媲美的水平。
而同时有线网络布线麻烦，线路故障难以检查，设备重新布局就要重新布线，且不能随意移动等缺点越发突出。
在向往自由和希望随时随地进行通信的今天，人们把目光转向了无线通信方式，尤其是一些机动性要求较强的设备，或人们不方便随时到达现场的条件下。
因此出现一些典型的无线应用，如：无线智能家居，无线抄表，无线点菜，无线数据采集，无线设备管理和监控，汽车仪表数据的无线读取等等。
短距离无线通信技术的范围很广,在一般意义上，只要通信收发双方通过无线电波传输信息，并且传输距离限制在较短的范围内，通常是几十米以内，就可以称为短距离无线通信。
低成本、低功耗和对等通信，是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势。
低功耗是相对其它无线通信技术而言的一个特点，这与其通信距离短这个先天特点密切相关，由于传播距离近，遇到障碍物的几率也小，发射功率普遍都很低，通常在1毫瓦量级。
对等通信是短距离无线通信的重要特征，有别于基于网络基础设施的无线通信技术。
终端之间对等通信，无须网络设备进行中转，因此空中接口设计和高层协议都相对比较简单，无线资源的管理通常采用竞争的方式，如载波侦听。
2短距离无线通信技术短距离无线通信实用技术主要有：红外技术，蓝牙技术，802.11b无线局域网标准技术，微功率短距离无线通信技术，现简介如下：2.1红外技术红外遥控技术是一种利用红外线进行点对点通信的技术，其相应的软件和硬件技术都已比较成熟。
无线通信网络的拓扑和协议研究
吉 振 宇 杨 ， 嵘
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文章 编 号 ：０ ７１０ ２ ０ ）００ ２—２ １０ －３Ｘ（ ０ ８ １— １９０
无 线 通信 网络 的拓 扑 和 协 议 研 究
Ａ ｔ ｄ ｆｔ ｅＣｏ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｈ ｍｍ ｕ ｉａｉｎ Ｐｒ ｔ ｃ ｌ ｎ ｏ ｏｏ ｙ ｎｃ ｔ ｏ ｏ ｏ ｓａ ｄ Ｔ ｐ ｌｇ ｏ
（． １ 天津大学电子信息工程学院 ， 天津 ３ ０ ７ ；． ００ ２ ２ 天津师范大学计算 机与信息工程学院 ， 天津 ３ ０ ８ ） ０ ３ ７
（． ｃｏｌ ｆ ｌ ｔ ｎｃ ａｄＩｆｒ ｔ ｎＥ ｇｎｅｉｇ Ｔａｊ ｎｖｒｉ ， ｉ ｊｎ３ ０ ７ ； １Ｓｈ ｏ ｅ ｒ ｉ ｎ ｏｍａｉ ｎｉｅｒｎ ， ｉｎｉ Ｕ ｉ ｓｙ Ｔａ ｉ ０ ０ ２ ｏＥ ｃｏ ｓ ｎ ｏ ｎ ｅ ｔ ｎ
摘
要： 本文对一种短距 离无线通信 网络的拓扑 结构和通信协议进行 了研 究 ， 并提 出了一种嵌 入式 系统无线通信 网络
的实现方案 ； 对协议进行 了分析 ， 并对 实现 的关键进行 了说明 。
耳机无线通信协议的稳定性与安全性研究
耳机无线通信协议的稳定性与安全性研究在现代科技日益发展的今天，耳机成为了人们生活中不可或缺的一部分。
然而，随着无线通信技术的普及应用，人们对于耳机无线通信协议的稳定性与安全性的要求也越来越高。
本文将对耳机无线通信协议的稳定性与安全性进行研究，并提出相应的解决方案。
第一部分：稳定性研究在耳机无线通信中，稳定性是一个至关重要的因素。
稳定性的好坏直接关系到用户在使用过程中是否会遇到信号中断、音质下降等问题。
针对耳机无线通信协议的稳定性研究，我们可以从以下几个方面来进行分析。
1. 信号传输距离优化在设计无线通信协议时，需要考虑到信号传输的距离。
过大的传输距离可能会导致信号的衰减，从而影响到通信的稳定性。
因此，在设计无线通信协议时，可以设置适当的传输距离范围，以确保信号的稳定传输。
2. 频率干扰问题频率干扰是耳机无线通信中常见的问题之一。
当多个设备同时使用相同频率进行通信时，可能会引起频率干扰，导致通信质量下降。
解决频率干扰问题的一种方法是采用频率调制技术，使得耳机无线通信协议可以自动调整频率，避免干扰。
3. 信道管理信道管理是保证通信稳定性的关键。
通过合理的信道管理机制，可以避免多个设备同时使用同一信道而导致的干扰。
一种常见的信道管理方法是频分多址技术，将频率划分为不同的子信道，每个设备可以选择不同的子信道进行通信，从而避免干扰。
第二部分：安全性研究除了稳定性之外，保障耳机无线通信的安全性也是非常重要的。
在无线通信过程中，存在着信息的传输和存储，因此必须采取相应的安全措施来保护通信的安全性。
1. 数据加密技术数据加密是保障通信安全性的一种重要手段。
通过采用对称加密算法或者公钥加密算法，对耳机无线通信传输的数据进行加密，可以有效防止数据被非法获取或者篡改。
2. 认证机制在耳机无线通信中，认证机制是一种保障通信安全性的重要方式。
通过引入认证机制，可以确保设备之间的通信只能在经过身份认证之后才能进行，从而防止未经授权的设备接入通信。
无线通信网络的高效性研究
无线通信网络的高效性研究随着科技的不断发展，如今的社会已经离不开无线通信网络的支持。
当我们使用手机、电脑上网等通讯手段时，很少会想到这背后经过了多少技术和研究。
本文就来谈谈无线通信网络的高效性研究。
一、概述所谓无线通信网络，是指通过无线方式将信息传输到目标设备的系统。
目前比较常见的是蜂窝式无线网络和Wi-Fi网络。
在这些网络中，一些设备可以传输和接收信息，例如手机、电脑、路由器等。
在过去，无线通信网络有许多的缺陷，例如传输距离短、信号不稳定等问题。
为了解决这些问题，研究人员采取了一系列措施，例如改进天线、信号处理、编解码等方面，从而不断提高无线通信网络的高效性。
二、提高传输速率在无线通信网络中，传输速率很重要。
我们都希望自己可以更快地下载信息，或者更快地向其他设备传输一些内容。
为了提高传输速率，研究人员采取了一些方法。
例如，通过改进网络协议来提高传输速率。
目前比较常用的协议是TCP/IP协议，但这种协议在无线环境下不太适用。
因此，研究人员将协议进行了优化，采用了一种称为“TCP-VEGAS”的协议，该协议可以更好地适应无线环境。
此外，研究人员还尝试通过改进编解码技术来提高传输速率。
比如，使用Turbo编码技术可以提高信道容量和噪声容忍度，从而实现更快的传输速率。
这些技术的应用让我们的无线通信网络变得更加快速和稳定。
三、提高网络容量在过去，由于网络容量比较小，当大量用户同时访问网络时，网络很容易崩溃。
为了改善这种情况，研究人员采取了一些措施。
例如，扩展频段的使用。
通过扩展频段的使用，可以增加网络的带宽和容量，从而让更多的用户同时访问网络而不会对网络造成太大的压力。
此外，研究人员还将新的天线技术与现有网络技术结合在一起，这样可以提高网络的容量和带宽。
四、提高网络覆盖范围在过去，无线网络的覆盖范围比较小，往往只能在距离基站几百米到一公里的范围内使用。
为了提高无线网络的覆盖范围，研究人员采取了一些措施。
无线通信网络的新型协议研究
无线通信网络的新型协议研究随着无线通信技术的不断发展，人们对于更加高效、可靠的通信协议的需求也越来越强烈。
传统的通信协议如WiFi、4G等，虽然在一定程度上满足了人们的需求，但也存在一些问题，比如信号穿透力不足、容易受到干扰等。
因此，在无线通信网络领域，新型的协议研究备受关注。
一、背景介绍无线通信网络是指利用无线电波或红外线等无线电磁波进行信息传输的一种通信方式。
在现代社会中，无线通信网络的应用场景非常广泛，比如移动通信、物联网、智能家居等。
然而，当前主流的通信协议的瓶颈，限制了无线通信网络的进一步发展。
因此，研究新型协议成为了当务之急。
二、现有协议存在的问题1. 信号穿透力不足：一些传统的无线通信协议如WiFi，在墙壁等障碍物面前信号的穿透能力相对较差，导致室内信号弱化或无法到达。
2. 容易受到干扰：当前无线通信网络频谱资源有限，导致频段拥挤和相互干扰的问题，影响了通信质量和性能。
3. 能源消耗大：一些无线通信协议在传输数据时需要较多的能源，不利于长时间使用。
三、新型协议的研究1. 毫米波通信技术：毫米波通信技术是指利用波长为毫米级的电磁波进行通信的技术。
与传统的通信频段相比，毫米波通信具有更宽的频谱资源，能够提供更高的传输速率。
此外，毫米波通信还能够实现大容量的数据传输，提供更稳定的通信连接。
2. 全双工通信技术：传统的通信方式中，发送和接收需要通过时间分割来实现，即同一时刻只能进行发送或接收。
全双工通信技术则能够在同一设备上同时进行发送和接收，大大提高了通信效率和吞吐量。
3. 网络虚拟化技术：网络虚拟化技术是指将网络中的资源进行逻辑划分和隔离，使得不同网络应用能够共享网络资源。
通过将无线通信网络虚拟化，可以提高资源利用率和网络容量，实现更灵活、弹性的网络服务。
四、新型协议的应用前景新型协议的研究不仅能够解决当前通信协议存在的问题，更能够开辟出更加广阔的应用前景。
1. 高速移动通信：新型协议的研究可以提供更高的传输速率和更稳定的通信连接，能够满足高速移动通信的需求，比如5G、6G等。
无线通信协议比较与选型
智能城市等领域
不同无线通信协议的应用领域和优缺点分析
Zigbee：低功耗、低成本、适用于低数据传输速率、低复杂度、近距离 传输的无线通信协议，适用于智能家居、工业自动化等领域。
LoRa：低功耗、远距离、适用于低数据传输速率、低复杂度、传输距 离远的无线通信协议，适用于物联网、智能城市等领域。
考虑数据传输速率：选择不同的无线通信协议，其数据传输速率也会不同，需要根据实际需 求选择。
考虑传输距离：不同的无线通信协议其传输距离也会不同，需要根据实际需求选择。
考虑设备兼容性：不同的无线通信协议，其设备兼容性也会不同，需要考虑设备是否能够支 持。
考虑安全性：不同的无线通信协议其安全性也会不同，需要根据实际需求选择。
Sigfox：低功耗、远距离、适用于低数据传输速率、低复杂度、传输距 离远的无线通信协议，适用于物联网、智能城市等领域。
Wi-Fi：高功耗、高成本、适用于高数据传输速率、高复杂度、近距离 传输的无线通信协议，适用于智能手机、笔记本电脑等设备。
无线通信协议的 选型原则
根据应用场景和需求选择合适的无线通信协议
不同无线通信协议的传输速度、传输距离、功耗等性能指标 的比较
Wi-Fi：高速、中等距离、 高功耗，适用于互联网接入、 智能手机等
Bluetooth：高速、短距离、 高功耗，适用于耳机、智能
手表等
Zigbee：低速、短距离、 低功耗，适用于智能家居、 工业物联网等领域
LoRa：低速、远距离、低功 耗，适用于物联网设备、智 能城市等领域
无线通信协议在实际应用中遇到的问题及解决方案
问题：信号衰减
解决方案：采用差分 编码技术、使用高功 率放大器等提高信号
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文章编号:100220411(2002)052396205现场级无线通信协议研究曾 鹏 于海斌 王 宏 王天然(中国科学院沈阳自动化所 沈阳 110016)摘 要:面对工业应用中对现场级无线通信的需求,本文以基于高速以太网的现场总线标准FF H SE为蓝本,结合无线以太网标准IEEE802.11b,构造了现场级无线通信协议栈.新的协议栈保持了基金会现场总线的通信模型,能够完成无线设备间的时间同步和实时通信.Ξ关键词:无线通信;现场总线;高速以太网中图分类号:T P273 文献标识码:BRESEARCH ON F IELD L EVEL W IREL ESSCOMM UN I CAT I ONS PROT OCOL SZEN G Peng YU H ai2b in W AN G Hong W AN G T ian2ran(S heny ang Institu te of A u to m ation,Ch inese A cad e my of S ciences)Abstract:A cco rding to the w ireless comm un icati on s requests invoked by som e indu strial app licati on s, w e pu t fo rw ard a new field level w ireless comm un icati on s specificati on s.T he new p ro toco ls are based on the FF H SE specificati on s and in tegrate the IEEE802.11b standards.T he new p ro toco ls keep the FF comm un ica2 ti on s model.It can no t on ly synch ron ize the w ireless devices bu t also perfo rm the real ti m e comm un icati on s.Keywords:w ireless comm un icati on s,fieldbu s,E thernet w ith h igh speed1 概述(I n troduction)近年来,工业以太网的发展引起了工业控制界的广泛的关注.随着交换式技术的出现和带宽的大幅提高,以太网已经成为企业级的主干网,并逐步进入控制领域.目前,各个现场总线组织都制订了基于以太网的现场总线标准,以高速以太网作为网络主干的新一代控制网络的体系结构已经开始形成. 虽然以太网具有带宽高、成本低、技术成熟、便于维护等优点,但在组网时仍然需要布线.在工业控制应用中,布线的成本有时会大大超过其他控制设备的成本,而且电缆的连接限制了现场设备的移动和网络结构的重组. 在基于以太网的现场总线基础上,使用无线网络技术设计新的工业通信体系,是解决上述问题的最佳方案.通过这种方式,控制网络在现场总线体系结构的基础上兼有了无线通信的优点.具体表现在: ①现场设备无需电缆即可与控制网络连接,减少了系统的维护费用. ②组网灵活、方便,同时又增加了现场设备的灵活性和可移动性. ③适用范围更为广泛.对于一些远距离控制,采用无线技术可扩大控制范围、延长控制距离;对于在一些不可预知的环境,尤其是不适于布线的强腐蚀恶劣环境,可以使用无线通信来完成对现场设备的控制. 现场总线基金会(F ieldbu s Foundati on简称FF)是一个致力于开发统一现场总线标准的国际性组织,已经制订出FF H1、FF H SE(H igh Sp eed E thernet)等总线标准.其中FF H SE就是在物理层采用高速以太网作为传输媒介的高速现场总线标准.本文就以FF H SE通信协议栈为蓝本,研究设计现场级无线通信协议的一些问题.2 无线以太网(W ireless Ethernet)IEEE802标准委员会在1997年通过了第一个无线局域网的国际标准IEEE802.11.由于最初设第31卷第5期2002年10月 信息与控制Info rm ati on and Con tro lV o l.31,N o.5 O ct.,2002 Ξ收稿日期:2002-02-20 基金项目:国家863计划专项经费资助,中国科学院研究生科学与社会实践专项资助项目计的速率1M bp s 和2M bp s ,无法满足用户的需求,IEEE 在1999年9月公布了802.11的扩展版本802.11b .新标准定义的无线网络的传输速率可达到11M bp s (与以太网的传输速率相似),因此又被称为无线以太网.如图1所示,该标准包含了ISOO S I 模型的物理层和媒体访问控制(M A C )层.图1 802.11b 协议F ig .1 802.11b P ro toco l①802.11b 的运行模式 802.11b 定义两类设备:客户站和基站.基站是连接有线网络和无线网络的桥设备.客户站是具有基本的无线通信能力的设备.客户站间可以通过基站通信,也可以直接进行点对点通信.一个基站与一组客户站的连接方式被称为基本服务组(B asic Ser 2vice Set 简称B SS ).两个或多个B SS 构成扩展服务组(Ex tended Service Set 简称ESS ).802.11b 有两种运行模式:“C lien t Server ”模式和“A d hoc ”模式.对于C lien t Server 模式,网络中需要有至少一个基站和一组客户站.客户站间的通信是由基站控制的.A d hoc 模式是一种简单的点到点的通信模式.网络中可以没有基站,客户站间可以直接通信.②802.11b 的媒体访问控制(M A C )层机制 IEEE 802.11b 的M A C 层采用载波监听多路访问 冲突避免(CS M A CA )协议,在它之上可配置无竞争信道访问的接入机制——中心协调方式(Po in t Coo rdinati on Functi on 简称PCF )和有竞争的分步接入方式(D istribu ted Coo rdinati on Functi on 简称DCF ).在中心协调方式下,基站轮巡各客户站.被轮巡到的客户站如果有缓存的数据就在一个桢间隔后立即将数据发出.若被轮巡的客户站在一段时间内没有响应,基站将恢复对信道的控制并发出下一个轮巡桢.这种方式通过集中控制保证了各客户站无冲突的发送数据,在同步业务或时限业务中有很好的应用.但是,由于基站需要周期性地轮巡所有的客户站,因此在大型网络中运行效率较低.在分步接入方式下,网络中没有中心控制点.客户站通过竞争的方式使用信道.虽然这种方式可能会导致传输的冲突,但是对信道的利用率较高,比较适合接入设备较多的无线网络. 802.11b 协议可以向用户提供高速率的的无线通信,在一些有干扰和不稳定的环境下,协议物理层的跳频机制和M A C 层的根据信道状况动态调整传输速率的机制也可以保证设备间的通信质量.802.11b 协议的这些特点使它在工业控制领域有较好的应用前景.3 高速以太网HSE (H igh Speed Ethernet HSE )H SE 是FF 制订的底层采用以太网的现场总线标准.它的网络结构如图2所示,负责组态的主设备(Ho st D evice )根据现场设备提供的功能制订调度策略,然后,把调度表下载到现场设备中.在控制网络中,所有设备都是完全同步的,根据调度表来执行功能块并完成设备间的通讯.图2 H SE 网络结构F ig .2 H SE netw o rk arch itectu reH SE 通信协议栈的结构如图3所示,它可以分成两个主要的部分:图中深灰的部分是基于IP 标准的模块(简称IP 模块),图中浅灰的部分是基金会现场总线通信模块(简称FF 模块).IP 模块负责构建并维护底层基于TCP IP 协议的通信模型.它主要包含以下一些协议:数据链路层IEEE 802.3u 协议;网络层IP 协议;传输层TCP U D P 协议.(因为U D P 协议具有简单、快速、传输效率高等特点,所以规范中要求必须支持U D P 协议,用户可根据需要来决定是否支持TCP 协议.)应用层的DHCP 、SN T P 和SNM P 是维护网络通讯状态的协议.DHCP 负责为现场设备分配地址;SN T P 用于控制网络的时间同步;SNM P 用于监测现场设备的通信状态.FF 模块构建并维护了基金会现场总线的通信模型.它有三个主要的部分:现场设备访问代理(F ield D evice A ccess A gen t 简称FDA A gen t )、网络管理代理(N etw o rk M anagem en t A gen t 简称7935期曾 鹏等:现场级无线通信协议研究NM A )和系统管理内核(System M anagem en t Ker 2nel 简称S M K ).其中,FDA A gen t 定义了两个状态机,负责建立并维护现场设备间的虚拟通信关系(V irtual Comm un icati on R elati on sh i p 简称V CR ).NM A 和S M K 使用系统管理信息库(S M I B )和网络管理信息库(NM I B )来维护设备的运行的状态参数.图3 H SE 通信协议栈F ig .3 H SE comm un icati on p ro toco l FF H SE 为过程和离散自动化控制提供了一种低成本、高速、企业级骨干网的解决方案.加强了现场总线技术在连续控制环境中的性能.现在,H SE 协议已成为IEC 的正式规范.4 现场级无线通信系统结构及协议(System arch itecture and protocol of f ield level w ire -less comm un ica tion )4.1 控制系统结构 无线通信通常不做为系统中唯一的通信方式存在,而是与有线通信方式互为补充.图4中,控制网络的主干为高速以太网.无线设备通过基站A P 接入控制网络.图4 融入无线设备的控制系统结构F ig .4 T he A rch itectu re of the con tro l system fu sedw ith w ireless device4.2 无线通信协议 综合对H SE 通信协议栈和无线通信标准IEEE 802.11b 的分析,本文提出了以下现场级无线通信协议栈的模型,如图5所示.其中,数据链路层的IEEE 802.3u 协议被换成IEEE 802.11b 协议,TCP U D P 以上仍然采用FF 制订的现场总线标准. 将协议栈物理层的有线协议换成无线协议会对上层的协议产生什么样的影响,是非常值得关注的问题.下面我们将从FF 模块和IP 模块分别进行分析: (1)FF 模块 H SE 通信协议栈的FF 模块负责构建并维护现场设备间通信使用的虚拟通信关系V CR .现场设备在通信之前要建立V CR .V CR 建立成功以后,现场设备中的用户层应用使用该V CR 进行通信.通信结束后释放V CR 及其占用的资源.这一系列的通信过程使用的是FF 标准格式的报文.这些报文被封装在U D P 包或TCP 包中,通过物理介质传输.图6显示了H SE 设备间建立V CR 与数据通信的流程.由于802.11b 完全支持TCP IP 协议,并且在逻辑链路层(LL C 层)提供的服务与802.3相同.因此,物理介质和M A C 层机制的改变对现场总线的通信模型没有影响. 为了满足控制应用的实时性要求,通信协议栈的M A C 层采用中心控制方式PCF .PCF 支持无竞争型时限业务及竞争型异步业务.需要使用无竞争实时服务的无线设备首先向基站发出请求,经许可后被列入轮巡序列参与无竞争业务.这种方式可以保证无线设备通信的实时性.893信 息 与 控 制31卷 图5 现场级无线通信协议栈F ig .5 F ield level w ireless comm un icati on p ro toco l图6 H SE 通信流程图F ig .6 H SE comm un icati on flowchart (2)IP 模块 H SE 通信协议栈的IP 模块主要负责构建并维护基于TCP IP 协议的通信模型.由于802.11b 在逻辑链路层(LL C 层)提供的服务与802.3相同,SNM P 、DHCP 、TCP U D P 和IP 协议可以象使用802.3那样使用802.11b ,功能上不会受到影响.但物理层传输速率的变化会影响时间同步协议SN T P .H SE 协议规范定义的时间同步机制如图7所示.图7 时间同步机制F ig .7 T i m e synch ron izati on m echan is m规范中规定时间同步使用客户 服务器方式.客户端产生一个参考时间戳T 0,把T 0放在请求的报文中发送给时间服务器.该时间戳用来匹配请求的时间和响应的时间.另外,客户端还根据本地时钟记录两个时刻T 1、T 4.其中,在T 1时刻客户端向服务器发送请求报文;在T 4时刻,客户端收到服务器返回的响应报文.服务器产生另外两个时间戳T 2、T 3.T 2记录了服务器收到请求报文的时刻;T 3记录了服务器发送响应报文的时刻.客户端通过以下这两个公式就可以计算出时间误差T of f set 和传输延迟T p d .T p d =((T 4-T 1)-(T 3-T 2))2(4.1)T of f set =((T 2-T 1)+(T 3-T 4)) 2(4.2) 使用该方法来计算时间误差,是建立在“报文在客户与服务器间往返的通信延时相同”这样一个假设前提基础之上的.有线网络中,由于传输速率稳定,这一条件在大部分时间是满足的.在无线网络中,由于客户站可以根据信道的情况调节传输速率,无法保证报文往返的通信延时相同.因此,该方法是无效的.为此,我们提出以下的修改方案: 将无线设备的时间同步分成两步: ①基站作为普通的有线设备,定期向时间服务器发出请求报文.在得到服务器的响应后,通过公式(4.2)计算出时间误差并校正本地时钟. ②基站作为无线网络的时间服务器,使用SN T P 的广播方式向所有无线设备发送校准后的时间,各无线设备根据该时间调整本地时钟. SN T P 协议的广播方式是一种单向传输方式.使用无冲突的PCF 方式可以保证基站以稳定的速9935期曾 鹏等:现场级无线通信协议研究率发送时间同步报文.这样,无线设备就可以通过周期性地接收该报文来实现时间同步. 通过对M A C层通信模式的设定和上层协议的修改,新的现场级通信协议栈可以满足现场总线的通信要求.使用该协议栈的无线设备可以与控制网络中的其它遵循FF H SE标准的设备自由通信.5 总结(Conclusion)本文以基于高速以太网的现场总线标准FF H SE为蓝本,结合无线以太网标准IEEE802.11b,构造了现场级无线通信协议栈.新的协议栈在保持现场总线通信模型的基础上,根据无线通信的特点,对时间同步机制作了修正,以能够保证控制系统的时间同步和无线设备间的实时通信.参 考 文 献(References)1 F ieldbus Foundati on,H igh Speed E thernet P rogram F inal Speci2ficati on2 无线局域网.电子工业出版社,19973 计算机网络.清华大学出版社,19984 移动计算机通信网络.人民邮电出版社,19995 N icho las,W ireless standards vie fo r your app,h ttp: www.,20006 T i m Cutler,W ireless E thernet and how to use it,T he IndustrialE thernet Book issue5,Sp ring20007 O yvind Ho l m eide and To r Skeie,Sw itched synch ronizati on,T he Industrial E thernet Book Issue7,A utum n2001作者简介曾 鹏(1976-),在读博士生.研究领域为基于高速以太网的现场总线通信、无线通信技术.于海斌(1964-),博士生导师.研究领域为工业自动化、现场总线技术、控制系统等.王 宏(1963-),研究员.研究领域为网络通信及工业自动化控制系统.告广大作者、读者尊敬的作者、读者:我部自开通电子信箱投稿以来,极大地方便了广大作者、读者.现在网上投稿日益增多,造成信件大量堆积.一方面由于编辑部条件有限;另外,有的电子邮件带病毒,经常使网络出现故障,地影响了编辑部的正常工作.鉴于上述原因,今后我部决定不再接收电子信箱投稿,作者、读者投稿一律通过邮局寄往我部.经审查,编辑部决定录用的稿件可以通过电子信箱发来.望广大作者、读者周知.《机 器 人》编辑部《信息与控制》编辑部2002.4.10004信 息 与 控 制31卷 。