无线标准的共存性和互操作性

　无线数据传输进入工业领域，意味着监视和控制、无线传感器技术和IT的会聚。这种三合体中的每种技术都有自己标准和操作规程。现在采用无线技术和将来打算采用这种技术的人员所遇到的问题都是技术、标准和操作规则的紊乱现象。

　　IEEE标准

　　在无线领域，IEEE 在开发无线方案标准方面起到了关键性的技术作用。IEEE已描述了无线个人区域网(WPAN)、无线局域网(WLAN)、无线城市局域网(WMAN)和无线广域网(WWAN)的覆盖区域。把增加移动性和数据率考虑到应用中时，每个标准中的变形都会增加。对于特殊网络的技术开发，可能跨越另外网络。此外，无线服务(如寻呼机，蜂窝电话)必须考虑应用系统的共存性和互操作性。

　　无线数据通信最重要的IEEE标准是802.xxx。IEEE802.11无线标准规定客户和基站或接入点之间以及无线客户之间的空中接口。这些标准类似有线Ethernet LAN的V802.3标准。IEEE802.11规范针对物理(PHY)和媒体接入控制(MAC)层，设计解决无线LAN设备制造商之间的兼容性问题。

　　IEEE802.15工作组为低复杂性和低功率无线连接提供标准。现有四个IEEE802.5标准课题在开发：

　　·IEEEStd 802.15.1-2002-1Mbps WPAN/Bluetooth V1.X派生规范。

　　·P802.15.2-推荐为非特许频段共存的操作规范。

　　·P802.15.3-多媒体和数字图像的20+Mpbs高数据率WPAN。

　　·P802.15.3a-802.15.3的110+Mbps较高数据率更迭的PHY。

　　·P802.15.4-互动玩具、传感器和自动化需要的200kbps最高数据率。

　　IEEE802.16规范支持固定宽带无线接入系统开发，以迅速实现创新、经济和互操作、多用户宽带无线接入产品在世界范围的应用。

　　为了实现功能跨越不同类型网络的目的，IEEE委员会已几年工作在数据输送中识别关键逻辑元件。某些元件属于物理信道的描述或性能指标，另一些元件属于信道控制(即媒体接入控制层)。此外，往往还需要两种输送方法之间的桥接，例如插CAT5线到802.11路由器时，就需要这种桥接。802规范意味着确定互操作如何影响执行。802.xx标准的概况示于图1。

　促进者和支持者

　　已形成商业组织来支持每种标准或支持标准中的一部分。例如，Wireless Fidelity(WiFi)联盟是与IEEE802.11标准有关的商业组织。WiFi联盟是一个全球非赢利的业内商业联合会。有200多个会员公司，它致力于促进WLAN增长。此联盟检验程序确保来自不同制造商WLAN产品的互操作性，目标是增强无线用户的经验。从2000年3月开始，已有2000多个产品被WiFi认证，促进WiFi应用在消费和娱乐市场。

　　Wi-Fi市场成功，使类似联盟或组织促进WPAN和WWAN。其中一个组织结合ZigBee协议，可以跨接(和控制)802.15.4无线网络。ZigBee联盟是促使可靠、经济、低功率无线网络监视和控制产品发展，这些产品是基于全球开放标准基础上的。联盟声称，接收器公司将有一个标准基无线平台，此平台等于远程监视和控制应用是最佳的，这包括简单、可靠、低成本、低功率的优点。成立类似的商业组织支持蓝牙和与IEEE802.15.1有关的WPAN。

　　可供选择的方案

　　网络正在进一步细化，这与数据率有关。传输率200kbps的802.15.4现在被认为低数据率无线个人区域网(LR-WPAN)。基于超宽带的另一种无线技术。工作在短距离内，具有高数据率。因此，有高数据率无线个人区域网(HR-WPAN)。大量数据传输应用可从此技术中受益，这不可避免促使共同组织/联盟的成立。Wimedia联盟代表Wimedia 与Multiband ofdm 联盟SIG(MBOA-SIG)的组合，两个顶级组织为消费电子，移动和PC应用制订UWB行业规范和认证程序。

　　随着移动性要求的增加，人们进入无线宽区域网，早期这是蜂窝电话网络的象征。在IEEE数据传输范围，宽带无线系统标准是用IEEE802.16支持的。此标准的同伴共同联盟是WiMAX(无线微端接入联盟)。

　　有大量其他无线数据传输努力正在进行中的，如IEEE1394(FireWire)的变形、IEEE1073(媒体信息的无线传输)和传感器标准IEEE1451.5。

　　频率

　　在某些情况下采用特许频率是可能的，但与这些IEEE标准和相关业界联盟有关的大多数无线数据传输是在ISM(工业、科学、医疗)频段。尽管注意到915和2450MHz频段，但ISM频段有大量的频域配置。

　　可考虑的工作是在ISM频段的5GHz区域。这些工作是与WiFi、WiMAX和ZigBee(将来)的应用紧密配合。某些情况下，随着世界范围采用5GHz频率，会带来问题。在美国，应用频段是5.15~5.35GHz和5.725~5.85GHz。在美州和亚洲5GHz工作范围基本上和美国相同，但欧洲工作频段是5.15~5.35GHz和5.47~5.725GHz。

共存性和互操作性

　　对给出的所有无线变形标准，每一种都有共同/市场联盟和几千种产品支持，能否保证这些所有装置可共存在相同的物理占位和频率区间?换一种方式，如果你们的设备中采用工作在2.4GHz无线监控系统，IT部门随后同意并采用2.4GHzWiFi网络，保安部门安装2.4GHz无线监视摄像和电话班2.4GHz无绳电话，这些所有设备能工作在同一时间吗?

　　应用系统的互操作性和互工作性有关的同组问题，逻辑上是紧随着共存的热点问题。由于认识到此问题，有非特许频段推荐的共存操作规程P802.15和无线数据传输共存的802.19。在逻辑形式方面，802.15.2组确定的任务是使在WPAN中共存，802.19的责任主要是完成无线传输的所有变形。

　　无线标准必须与工业实现相一致。例如，传感器网络是否遵守不同的标准，工业系统接收来自无线传感器的数据吗?从学术领域变为工业方面的现实应用需要一定时间。

　　工业方面负责拟定功能无线技术的ISA的SP100委员会已规定了如下关键术语：

　　·共存性：一个系统在有其他系统采用或类似标准的环境下执行任务的能力。

　　·互操作性：用单一的标准两个系统执行一个给定任务的能力。

　　·互工作性：两个系统执行一个任务(每个系统实现不同的标准)的能力。

　　工业装置的标准和协议

　　工业网络工作在相当复杂的装置中，这是因为一些操作的关键性质(例如，阀门在5ms内关闭，否则爆炸发生)所致。在工厂网络中，装置、开关、控制器，执行机构和计算机都是通过操作软件来连接。随着层间连接，每层的所需都是不同的。

　　无线工业网络联盟(WENA)促进工业装置采用无线网络，它提供各种无线网络，提供无线方案的的中立技术信息。