WirelessHART标准

WirelessHART通信规范于2008年9月正式获得国际电工委员会（IEC）的认可，成为工业无线方面的IEC国际标准（IEC 62591），它能够满足流程工业对于实时工厂应用中在可靠性、抗干扰性、安全性、组网灵活性和兼容性等方面的需求。

WirelessHART网络支持来自众多制造商的各种各样的设备，产品应被归类为5种不同产品类型：

图1 WirelessHART网络设备类型

n 现场设备：实现现场感知或执行功能的基本设备；

n 适配器：连接到现有的HART现场设备，使其具备无线通信功能；

n 网关：实现主机应用程序与属于无线网络成员的设备之间的通信；

n 网络管理器：负责网络配置，安排网络设备之间的通信，管理路由表以及监控和报告无线网络的健康状况；

n 手持设备：用于配置、维护或控制工厂资产。

协议层

WirelessHART协议栈遵循OSI 7层协议模型体系结构。包括物理层、链路层、网络层、传输层和应用层。

图2 OSI 7层协议模型与WirelessHART协议结构对比

物理层

WirelessHART物理层基本上是基于IEEE 802.15.4-2006 2.4GHz DSSS的物理层。该层定义了射频特征，如信号方式、信号强度和设备灵敏度。WirelessHART工作于2400 ~ 2483.5MHz的免费ISM频段，其数据传输速率可高达250kbit/s。该频段被划分16个信道，并被编号为11~26，两个相邻的信道之间的频间距为5MHz。

数据链路层

WirelessHART标准的一个显著特征是基于时间同步的数据链路层。WirelessHART数据链路层的通信时隙被严格定义为10ms，并利用TDMA技术支持冲突避免和确定性通信。

网络层和传输层

网络层和传输层共同为网络设备提供安全、可靠的通信。为了支持Mesh网络结构，每个WirelessHART设备都要求能为其他设备转发数据。

应用层

应用层是WirelessHART标准的最顶层，它定义了各种设备命令、响应、数据类型和状态报告。在WirelessHART标准中，设备和网关之间的通信是基于命令和响应的。应用层负责解析报文内容、提取命令号、执行制定的命令，以及产生响应。

安全体系结构

WirelessHART网络是一种安全的网络系统。WirelessHART的MAC层和网络层都提供了安全服务。MAC层结合使用了循环冗余校验（CRC）和消息完整性代码（MIC），从而能提供跳到跳的数据完整性服务。发送方和接收方都使用了CCM模式和AES-128块加密算法来产生和验证MIC。网络层采用了各种密钥以提供端到端的加密和数据完整性服务。WirelessHART安全体系定义了四种密钥：

n 当没有网络密钥的时候，公共密钥被用来产生MAC层的MIC；

n 网络密钥被所有的网络设备共享，并被网络设备用来产生MAC层的MIC；

n 入网密钥对于每个网络设备而言都是唯一的。在设备加入网络过程中，入网密钥被网络管理器用来认证申请入网的新设备；

n 会话密钥由网络管理器创建。会话密钥对于两个网络设备之间的端到端连接都是唯一的，它被用来提供端到端的加密和数据完整性服务。会话密钥又可以进一步分为单播密钥和广播密钥。

中科博微WirelessHART系列产品

中科博微的智能无线产品采用专注于过程自动化的WirelessHART无线技术，具备自组网、自修复、低功耗、数据加密等特点，确保可靠的运行以及灵活和快速的安装。通过我们的无线模块、无线网关、无线适配器、无线温度变送器等产品可快速实现复杂工业现场的数据采集、过程监控、设备运维与诊断。中科博微的智能无线产品已成为国内终端客户的首选工业无线通信方案，国际知名企业也纷纷加入合作的行列中，已经在石油化工、电力、冶金、机械制造等领域得到广泛应用。

工业互联网接入点

拥有国内第一、国际第三个通过国际认证的现场总线协议栈，国内第一个通过国际认证的现场总线仪表，国内第一个网络化控制系统示范应用，国内第一个通过国际认证的功能安全仪表，国内第一个通过国际认证的无线HART产品等。

中科博微是工业物联网、工业自动化领域国家重要科技计划项目的主要承担单位之一，多年来承担了多个国家科技重大专项，国家高技术研究发展计划(863计划)，智能制造装备发展专项等国家科技计划项目。

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