無(wú)線技術(shù)在流程工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用為企業(yè)開(kāi)發(fā)了新的節(jié)能潛力，但是，在流程工業(yè)中使用的無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)該滿足更高的要求。除了像WLAN 802.11和藍(lán)牙這樣的主流無(wú)線通信技術(shù)以外，在流程設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)領(lǐng)域中還出現(xiàn)了一些特殊的專(zhuān)用無(wú)線通信技術(shù)，例如Trusted Wireless無(wú)線通信技術(shù)。

主流的無(wú)線通信技術(shù)，例如WLAN和藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)，有一個(gè)共同點(diǎn)：它們都在沒(méi)有使用授權(quán)限制的2.4GHz的ISM（工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段中工作。與+33MHz和868MHz這兩個(gè)頻段相比較，2.4GHz的頻帶寬度為83MHz，是它們的40多倍，在世界各地幾乎都是沒(méi)有使用限制的自由頻段。工作在2.4GHz頻段中的無(wú)線通信技術(shù)，例如藍(lán)牙和WLAN技術(shù)目前是工業(yè)應(yīng)用中最佳的無(wú)線通信技術(shù)。而且標(biāo)準(zhǔn)化工作組也在努力開(kāi)展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，以滿足工業(yè)企業(yè)的需求。其中最典型的例子就是IFFF802.11通信技術(shù)協(xié)議，這一技術(shù)協(xié)議對(duì)可靠性、傳送速率、讀取協(xié)議和其他特性做出了進(jìn)一步的規(guī)范。在藍(lán)牙通信技術(shù)中，也進(jìn)行了一系列的改進(jìn)。

在Trusted Wireless無(wú)線通信設(shè)備中使用了大量高性能的零部件，
保證了它們具有極高的接收性能

堅(jiān)固耐用 安全可靠

盡管對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和內(nèi)容的擴(kuò)充，但是在實(shí)際應(yīng)用中還有許多特殊的、應(yīng)該更好的予以滿足的無(wú)線通信技術(shù)要求。按照加拿大溫哥華Omnex Controls公司的觀點(diǎn)來(lái)看，Trusted Wireless無(wú)線通信技術(shù)是一種專(zhuān)門(mén)為流程工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)研發(fā)的無(wú)線通信技術(shù)。為了保證流程設(shè)備極高的運(yùn)行可靠性，流程工業(yè)企業(yè)所使用的無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)該有很高的可靠性。為此，Trusted Wireless無(wú)線通信技術(shù)也采用了FHSS跳頻技術(shù)。在這一跳頻技術(shù)中，發(fā)射頻率固定不變，都是27ms變換一次。在2.4GHz的頻段中有800多個(gè)通道可供使用，Trusted Wireless系統(tǒng)的變頻表由生產(chǎn)廠家事先給出。該表只含有800多個(gè)通道中的部分通道，所使用的通道和通道系列形成了一個(gè)跳頻表，成為各個(gè)系統(tǒng)共同執(zhí)行的通信規(guī)則。從而允許成百上千的無(wú)線通信系統(tǒng)在非常接近的地理位置處同時(shí)進(jìn)行無(wú)線通信，并且保證互不干擾。共存性是工業(yè)無(wú)線通信領(lǐng)域中一個(gè)非常重要的要求，這一要求既適用于不同的產(chǎn)品使用一種相同的無(wú)線通信技術(shù)，也適用于使用不同無(wú)線通信技術(shù)的產(chǎn)品。通過(guò)所謂的“頻帶鎖定”功能，可以使Trusted Wireless系統(tǒng)留出WALN系統(tǒng)的頻帶寬度，從而使得Trusted Wireless系統(tǒng)、藍(lán)牙系統(tǒng)和WALN系統(tǒng)之間具有更好的共存性。

提高無(wú)線通信的可靠性

在Trusted Wireless無(wú)線通信技術(shù)協(xié)議中，采用了多種不同的安全技術(shù)措施保障傳感器信號(hào)傳送的可靠性。其中包括利用CRC循環(huán)冗余校驗(yàn)對(duì)接收器的正確性進(jìn)行檢驗(yàn)。除此以外，發(fā)送出去的傳感器信息也帶有信號(hào)源效驗(yàn)，使得信號(hào)接收器只能接受允許它接受的信號(hào)。集成的FEC預(yù)前糾錯(cuò)計(jì)算技術(shù)也進(jìn)一步地提高了無(wú)線通信連接的質(zhì)量和穩(wěn)定性。利用FEC技術(shù)還可以對(duì)信號(hào)傳送過(guò)程中出現(xiàn)的異變進(jìn)行校正。

無(wú)線通信高可靠性的前提是很好的無(wú)線信號(hào)傳送距離的診斷分析，以便理智的對(duì)流程工藝進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。模擬信號(hào)能夠?yàn)橛脩?hù)提供精確的有關(guān)無(wú)線傳送途徑質(zhì)量的信息。通用的標(biāo)準(zhǔn)涉及到普遍的規(guī)定，而安全性則需要特殊的專(zhuān)用技術(shù)來(lái)保證。至少是從外部非法入侵的角度來(lái)看，這種還沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化的無(wú)線通信技術(shù)在抵制非法入侵方面有著獨(dú)特的好處。而藍(lán)牙通信技術(shù)和WALN無(wú)線通信技術(shù)則必須有成套的防止非法入侵的措施，這也成為這些系統(tǒng)中第一位重要的安全保護(hù)事項(xiàng)了。

不同的無(wú)線通信技術(shù)使用的不同帶寬和頻率

高傳送速率

無(wú)線通信系統(tǒng)傳送距離的遠(yuǎn)近與多種因素有關(guān)，其中最主要的是流程設(shè)備附近的地理環(huán)境。另外，發(fā)射器的發(fā)送功率和接收器的接受靈敏度也都對(duì)接收距離有一定的影響。發(fā)射器的發(fā)射功率由法規(guī)做出了統(tǒng)一的規(guī)定：在整個(gè)2.4GHz頻段中所有的無(wú)線通信系統(tǒng)的最大發(fā)射功率不得超過(guò)20dBm。這一規(guī)定不僅僅考慮了發(fā)射功率，而且也考慮了發(fā)射天線可能出現(xiàn)的情況。從這一角度出發(fā)，整個(gè)2.4GHz的無(wú)線通信系統(tǒng)是沒(méi)有差別的。接收器的接受靈敏度受到多種因素的制約，其中之一就是接收器的好壞。標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙無(wú)線通信接收器通常都帶有信號(hào)處理芯片。此時(shí)，在這些芯片中必須做出一些妥協(xié)，這種妥協(xié)的好處是可以生產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的功能模塊，但同時(shí)也帶來(lái)問(wèn)題，例如對(duì)于不同的HF電路不一定有著最佳的生產(chǎn)制造工藝。其結(jié)果是接收器的靈敏度下降，從而也影響其接收距離的遠(yuǎn)近。

高靈敏度

在Trusted Wireless無(wú)線通信技術(shù)中，無(wú)線通信電路由一個(gè)個(gè)單獨(dú)的元器件組成，每一個(gè)元器件都可以按照最佳的生產(chǎn)工藝技術(shù)制造。因此，與藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)中的信號(hào)接收器相比，Trusted Wireless接收器的靈敏度提高了近千倍。

另一個(gè)影響接收距離遠(yuǎn)近的因素是空中接口，即表示基站和移動(dòng)電話之間的無(wú)線傳輸規(guī)范的傳送速率。傳送速率越慢，傳送每一“位”數(shù)據(jù)所需的能量就越大，傳送的距離就越遠(yuǎn)。而傳送速率又與所傳送的數(shù)據(jù)量和反應(yīng)時(shí)間、循環(huán)時(shí)間有關(guān)。在這一問(wèn)題上，Trusted Wireless無(wú)線通信技術(shù)考慮了流程工業(yè)企業(yè)的技術(shù)特色——循環(huán)時(shí)間，即轉(zhuǎn)換到發(fā)送新的有用數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換時(shí)間為27ms。而藍(lán)牙技術(shù)中的循環(huán)時(shí)間僅為625μs，是其1/4。被傳送的有用數(shù)據(jù)由傳感器信息、一位或者一比特的數(shù)字式、模擬式的信號(hào)組成?；谟行У耐ㄐ偶夹g(shù)協(xié)議，Trusted Wireless通信技術(shù)不像WLAN無(wú)線通信技術(shù)那樣有那么多冗繁層次；又因?yàn)槠漭^少的有效數(shù)據(jù)，因此它所傳遞的毛數(shù)據(jù)量很少。較少的數(shù)據(jù)量和較長(zhǎng)的循環(huán)周期構(gòu)成了相對(duì)緩慢的空中傳送方式。尤其獨(dú)特的傳送功率和數(shù)據(jù)方式?jīng)Q定了其每傳送一位數(shù)據(jù)所消耗的能源多少。單位數(shù)據(jù)位所需能源越高，Trusted Wireless無(wú)線通信技術(shù)可以傳送的距離就越遠(yuǎn)。視周?chē)沫h(huán)境，Trusted Wireless無(wú)線通信技術(shù)可以傳送信息的距離在幾百米到幾千米之間，在特殊的地理?xiàng)l件下甚至可以達(dá)到10km。

Frank Hakemeyer－－作者任職于Phoenix Contact公司(e