ISA TR100.00.01-2006
Руководство инженера по автоматизации по беспроводным технологиям. Часть 1. Физика радио@ Учебное пособие

Стандартный №

ISA TR100.00.01-2006

Дата публикации

2006

Разместил

ISA - International Society of Automation

Последняя версия

ISA TR100.00.01-2006

сфера применения

«Объем и цель» В этом техническом отчете @ «радио» означает «беспроводную передачу информации между двумя или более местами с использованием электромагнитных волн». Название «радио» (образованное от «излучение») было официально принято на Берлинской радиотелеграфной конвенции 1906 года, хотя альтернатива «беспроводная» продолжает использоваться параллельно и в настоящее время получает преимущество над своим конкурентом. Это изменение в номенклатуре особенно актуально там, где радиотехнологии заменяют провода. Например, телефонные компании Абонентские шлейфы с медными парами быстро уступают место сотовым телефонам. Кабель категории 5 (CAT5) уступает место беспроводным локальным сетям (LAN) 802.11 @, и даже оптоволоконные кабели можно заменить на коротких расстояниях свободными линиями прямой видимости. космические лазерные линии. В области промышленного приборостроения и автоматизации традиционно используются проводные соединения@, но потребность в большей гибкости и снижении затрат благоприятствует растущему использованию беспроводных технологий. В ответ на эту потребность@ был сформирован комитет ISA-SP100 для решения вопросов беспроводного производства. и приложения систем управления, такие как следующие: ? полевые датчики, используемые для мониторинга@ управления@ сигнализации@ и отключения; ? беспроводные системы реального времени между полем и предприятием (например, @ беспроводное оборудование, взаимодействующее с системами заказов на работу @ управление локальной сетью @ деловая локальная сеть @ голосовая связь). Это охватывает все отрасли, включая обработку жидкостей@обработку материалов@и производство отдельных деталей. Стоимость оборудования будет важным фактором. Легко представить себе новые и полезные приложения для мониторинга и управления, которые, хотя и не осуществимы сегодня из-за стоимости проводных соединений, станут практичными, когда стоимость беспроводных сетей будет достаточно снижена. Широкий спектр этих приложений предполагает, что вряд ли существует оптимальное беспроводное решение, подходящее всем. Пропускная способность@ пропускная способность@ задержка сигнала (задержка передачи)@ коэффициент ошибок по битам@ требования к доступности и надежности беспроводной локальной сети, по которой передаются большие объемы файлов или голосового трафика, или канала, используемого для управления в реальном времени критическими параметрами температуры или давления. в технологическом резервуаре сильно отличаются от каналов связи, используемых для мониторинга уровня воды в удаленном резервуаре@, где может потребоваться передать всего несколько байтов три или четыре раза в день. В этом техническом отчете основное внимание уделяется радиостанциям, использующим нелицензионные промышленные, научные и медицинские (ISM) и нелицензированные диапазоны национальной информационной инфраструктуры (UNII). В этом техническом отчете, где есть ссылки на диапазоны ISM, следует также учитывать диапазоны UNII. У этих групп есть определенные общие черты: ? Они обязаны соблюдать правила, установленные государственными учреждениями, такими как Федеральная комиссия по связи (FCC) в США. Например@, как выходная мощность передатчика, так и плотность излучаемой мощности ограничены@, чтобы ограничить возможность возникновения помех. В целом правила очень гибкие и предоставляют широкие возможности для разработки инновационных решений проблем беспроводной связи. ? Они подвергаются постоянной угрозе радиочастотных помех со стороны другого оборудования, работающего в тех же диапазонах. В этом техническом отчете представлено общее руководство по основным принципам радиосвязи@, а затем обсуждаются характеристики радиосистем с расширенным спектром при наличии помех от других пользователей диапазона ISM и неидеальных условиях распространения@, которые можно ожидать в промышленных Растительная среда. Его цель – дать читателям реалистичное понимание того, как радиолинии могут дополнять и/или заменять проводные соединения@, факторы, влияющие на дальность связи@, и подводные камни для неосторожных. Промышленные применения беспроводной связи варьируются от относительно некритических@, таких как мониторинг активов для поддержки программ профилактического обслуживания@, до высококритичных@, связанных с персоналом завода@ и общественной безопасностью. Технический отчет покажет, что хорошо спроектированные радиосистемы могут удовлетворить эти разнообразные потребности, но связанный с этим компромисс между производительностью и безопасностью и надежностью приводит к различным системным решениям для разных приложений. В целом@ предполагается, что радиолинии, проанализированные в техническом отчете, работают в диапазонах ISM@ и передают информацию в форме цифровых битовых потоков. Обсуждения ограничиваются физическим уровнем и частями контроля ошибок канального уровня семиуровневой модели взаимодействия открытых систем (OSI). Концепции беспроводных сетей затрагиваются лишь поверхностно@ в контексте совместного использования спектра и управления им; дополнительные подробности могут быть включены в будущую публикацию. Там, где приводятся примеры@, они основаны на диапазоне ISM 2,4 ГГц и правилах, действующих в Северной Америке. В разделе 2 технического отчета в первую очередь рассматриваются характеристики одиночной односторонней радиолинии в идеальных условиях «свободного пространства» при условии беспрепятственного распространения несущих волн в пределах прямой видимости и отсутствия источников помех (таких как другие передатчики@ электрические машины или электронное оборудование)@ единственными источниками ухудшения являются тепловой шум, создаваемый в приемнике, и снижение мощности сигнала из-за потерь на трассе. Раздел 3 технического отчета охватывает различные аспекты распространения радиоволн@, включая снижение мощности сигнала из-за увеличения расстояния от передатчика и передачу через «частично проводящую» среду с «потерями»@ отражение электромагнитных волн в проводящих@ непроводящих или частично проводящие поверхности@, затухание многолучевого сигнала, вызванное отражениями, и методы смягчения этих эффектов@, а также проектирование@, выбор и размещение антенн. Раздел 4 технического отчета посвящен проблеме «реального мира»: как несколько радиосистем могут «сосуществовать» без неприемлемых уровней радиочастотных помех со стороны других пользователей, использующих одни и те же полосы частот. Обсуждаемые темы включают традиционный нормативный подход к управлению использованием спектра@, ограничения, применимые к нелицензируемым полосам частот@, источникам помех и влиянию помех на характеристики радиосвязи@, а также методы смягчения последствий помех. Заключительный раздел технического отчета посвящен вопросу стандартов беспроводной связи и тому, как их можно рационализировать, чтобы облегчить безопасное и надежное развертывание радиоканалов в промышленной среде для приложений всех категорий, от некритических до очень критических».

ISA TR100.00.01-2006 История

• 2006 ISA TR100.00.01-2006 Руководство инженера по автоматизации по беспроводным технологиям. Часть 1. Физика радио@ Учебное пособие