Вступ до протоколу WirelessHART
Стандарт WirelessHART
Специфікація зв'язку WirelessHART була офіційно визнана Міжнародною електротехнічною комісією (IEC) у вересні 2008 року та стала міжнародним стандартом IEC для промислового бездротового зв'язку (IEC 62591). Вона може відповідати вимогам переробної промисловості щодо надійності, захисту від перешкод та запобігання перешкодам у заводських застосуваннях у реальному часі. Вимоги безпеки, гнучкості мережі та сумісності.
Мережі WirelessHART підтримують широкий спектр пристроїв від численних виробників, а продукти слід класифікувати на 5 різних типів:
Рисунок 1 Типи мережевих пристроїв WirelessHART
• Польове обладнання: базове обладнання, яке реалізує функції зондування або виконання на місці;
• Адаптер: Підключення до існуючих польових пристроїв HART для забезпечення можливостей бездротового зв'язку;
• Шлюз: забезпечує зв'язок між хост-програмами та пристроями, що є членами бездротової мережі;
• Менеджер мережі: відповідає за конфігурацію мережі, організацію зв'язку між мережевими пристроями, керування таблицями маршрутизації, а також моніторинг і звітування про стан бездротової мережі;
• Портативні пристрої: використовуються для налаштування, обслуговування або керування активами підприємства.
Протокольний рівень
Стек протоколів WirelessHART відповідає архітектурі 7-рівневої моделі протоколів OSI, включаючи фізичний рівень, канальний рівень, мережевий рівень, транспортний рівень та рівень додатків.
Рисунок 2. Порівняння 7-рівневої моделі протоколу OSI та структури протоколу WirelessHART
Фізичний рівень
Фізичний рівень WirelessHART — це, по суті, фізичний рівень, що базується на стандарті IEEE 802.15.4-2006 2.4GHz DSSS. Цей рівень визначає радіочастотні характеристики, такі як діаграма сигналу, сила сигналу та чутливість пристрою. WirelessHART працює у вільному діапазоні частот ISM 2400 ~ 2483.5 МГц, а швидкість передачі даних може сягати 250 кбіт/с. Цей діапазон частот розділений на 16 каналів і пронумерований від 11 до 26. Інтервал частот між двома сусідніми каналами становить 5 МГц.
Канальний рівень
Відмінною особливістю стандарту WirelessHART є канальний рівень, що базується на синхронізації часу. Часовий інтервал зв'язку канального рівня WirelessHART суворо визначений як 10 мс, а технологія TDMA використовується для підтримки запобігання колізіям та детерміністичного зв'язку.
Мережевий рівень та транспортний рівень
Мережевий рівень і транспортний рівень працюють разом, щоб забезпечити безпечний і надійний зв'язок для мережевих пристроїв. Для підтримки структури мережі Mesh кожен пристрій WirelessHART повинен пересилати дані на інші пристрої.
Рівень додатків
Прикладний рівень – це верхній рівень стандарту WirelessHART, який визначає різні команди пристроїв, відповіді, типи даних та звіти про стан. У стандарті WirelessHART зв'язок між пристроями та шлюзами базується на командах та відповідях. Прикладний рівень відповідає за розбір вмісту повідомлення, вилучення номера команди, виконання вказаної команди та генерацію відповіді.
Архітектура безпеки
Мережа WirelessHART — це захищена мережева система. Як рівень MAC, так і мережевий рівень WirelessHART забезпечують послуги безпеки. Рівень MAC використовує комбінацію циклічної перевірки надмірності (CRC) та коду цілісності повідомлення (MIC) для забезпечення послуг цілісності даних між переходами. Як відправник, так і одержувач використовують режим CCM та алгоритм блочного шифрування AES-128 для генерації та перевірки MIC. Мережевий рівень використовує різні ключі для забезпечення послуг наскрізного шифрування та цілісності даних. Система безпеки WirelessHART визначає чотири ключі:
• Коли мережевого ключа немає, для генерації MIC рівня MAC використовується відкритий ключ.
• Мережевий ключ спільний для всіх мережевих пристроїв і використовується мережевими пристроями для генерації MIC-кодів на рівні MAC.
• Ключ доступу до мережі унікальний для кожного мережевого пристрою. Коли пристрій підключається до мережі, менеджер мережі використовує ключ доступу до мережі для автентифікації нового пристрою, який подає заявку на доступ до мережі.
• Сеансові ключі створюються менеджером мережі. Сеансовий ключ унікальний для наскрізного з'єднання між двома мережевими пристроями та використовується для забезпечення наскрізного шифрування та послуг цілісності даних. Сеансові ключі можна додатково розділити на одноадресні ключі та широкомовні ключі.
Продукти серії WirelessHART
Інтелектуальні бездротові продукти Microcyber використовують бездротову технологію WirelessHART, яка зосереджена на автоматизації процесів. Вона має характеристики самоорганізованої мережі, самовідновлення, низького енергоспоживання, шифрування даних тощо, що забезпечує надійну роботу та гнучке й швидке встановлення. Завдяки нашим бездротовим модулям, бездротовим шлюзам, бездротовим адаптерам, бездротовим передавачам температури та іншим продуктам ми можемо швидко здійснювати збір даних, моніторинг процесів, експлуатацію обладнання, технічне обслуговування та діагностику складних промислових об'єктів. Інтелектуальні бездротові продукти Microcyber стали кращим рішенням для промислового бездротового зв'язку для вітчизняних кінцевих споживачів. Міжнародно відомі компанії також приєдналися до лав співпраці та широко використовуються в нафтохімічній, електроенергетичній, металургійній, машинобудівній та інших галузях.
Промислова точка доступу до Інтернету
Microcyber займається дослідженнями та розробками, виробництвом, продажем та інтегрованим застосуванням промислових продуктів Інтернету речей.
Microcyber — це перший стек протоколів польової шини в Китаї та третій у світі, який пройшов міжнародну сертифікацію, перший прилад польової шини в Китаї, який пройшов міжнародну сертифікацію, перше демонстраційне застосування мережевої системи керування в Китаї, перша функція в Китаї, яка пройшла міжнародну сертифікацію, перший бездротовий продукт HART у Китаї, який пройшов міжнародну сертифікацію тощо.
Microcyber є одним з основних підрозділів важливих національних науково-технічних проектів у сфері промислового Інтернету речей та промислової автоматизації. Протягом багатьох років ми реалізували низку великих національних науково-технічних проектів, Національний план досліджень і розробок у сфері високих технологій (План 863) та розробку інтелектуального виробничого обладнання, спеціальні проекти та інші національні науково-технічні плани.
Компанія Microcyber накопичила багатий досвід у технічних можливостях, технічних досягненнях та технічних резервах, а також має сильну команду з досліджень та розробок для захисту сталого розвитку продукції компанії.
