传感器网络展望

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传感器网络展望 [复制链接]

任何一个传感器网络所承载的数据量将随着网络设备复杂性的增加而增加。低档设备只能传递1bit增量的数据，指示简单的开、关状态。而高档的传感器不仅本身智能化，同时可以传送以字节计量的复杂数据类型。许多面向bit的工业网络如ASI、DeviceNet、 Interbus-S和Bitbus为简单设备提供服务。 起初，这些传感器网络在简单水平下运行，但是随着时代的发展，这些网络增加了更复杂更有特点的设备，这些设备的加入提高了网络的互操作性和智能化。比如，把一个单片的微处理器嵌入到一个限值开关中，不仅可以提供开、关状态，而且还包含完整的循环和设备信息。

为了满足更加复杂的数据通信需要，工业上已经开始注意其它网络。对于过程控制有人会提出：以太网TCP/IP是否可以代替传感器网络中的一部分网络呢?传感器网络中部分网络能否可以集成到高水平的以太网结构中去呢(比如， 以太网上的Device-net, 以太网上的Interbus-S, Ethernet上的LonWorks)?在我们综合考虑成本、适用性、性能和设备供应商的支持这些因素后，也许以上问题的部分答案就可以得出了。

以太网的成本不一定低于其它的一些网络。在可预见的将来，只有众多传感器集中在一个以太网接口时，才能有效地降低成本。

另一影响成本的因素是中央处理器资源。这里，以太网与一般的DeviceNet相比并不见得有什么优势。比如，DeviceNet在中央处理器有4000代码字节、内存176字节的情况下就可以运行。而以太网最小要求中央处理器有64,000代码字节、内存为64,000字节。但是，许多使用者仍发现，以太网实际对中央处理器和内存要求至少为256KB,最好是有2～4MB的代码和内存。如果销量少和售价增高，一些简单的软件将抵销以太网对更多中央处理器的要求。但是如果销量增加而销价降低，像DeviceNet这些需要较低资源的设备，在相同销量情况下以太网不占有价格优势。

如果考虑到线路连接的成本，尤其是对于工业环境中bit级的传感器来说，人们更倾向于ASI或DeviceNet的布线形式。对于一些最多分散在较小距离(50米)之内的传感器系统来说，这些传感器网络比较适合。但是，如果这个距离增加的话，将随之产生很多困难，而且，基于对各个设备的反应时间来说，以太网布局似乎可以带来更大的效益。

这里我们主要讨论软件配置的长期支持。包括以下几个方面：

·TCP/IP的易于使用是基于熟练技术人员和工具的可用性。

·但是，TCP/IP目前缺少高级别的标准从而不能保证像DeviceNet和ASI所支持的自动替换。

·TCP/IP 的复杂选项将给无经验的使用者带来很大麻烦。

如果通信是在区域范围内，那么一些系统像DeviceNet和ASI是非常适合应用的。但是当数据要在更大范围传送，同时应用中又要求特殊网络技术时，商业化的TCP/IP 网络将更具有吸引力。网络评估可以简单得如同任何计算机的“试碰”一样。着重简单判断的商业技术最终将变得非常普及，培训TCP/IP维护人员也将变得更容易。在这种压力的促使下，设备网络无疑将开发出更简单、甚至基于浏览器的工具。

在一个设计得很好的网络中，TCP/IP的工作会很优异，但是必须对网络进行精心设计。一个具有有限功能或主/从功能的单独子网络可靠的工作时间为2～5ms。但是，当增加路由器，或无法控制的业务量(包括网页服务)时，可能会造成500ms或更长的时间延迟。因此说，以太网性能的好坏取决于用户设计的性能。

一般设计周全的以太网，即使未完全用尽其能力，也足以与任何一个普通的控制网络相媲美，或者更好。然而，设计不良的以太网却可能带来运作的困难。

网页试图通过TCP/IP通常是不切实际的。 对于控制5～10，000 Bps 速度的业务流量，用户常常忽略了这样一个事实，网页会强行通过网络几百万个数据字节，同时控制数据在不断发送出去，使控制数据流量减小。这里，用户和运营商仍然需要学会权衡和折衷。某些网页进入很不错，不过这需要对存储在控制网络之外的网页资源的共享和补充。

对以太网TCP/IP系统的支持很好，但是实际的媒体(如电缆、连接器和电源等)却不太适合工业应用。许多TCP/IP专家有着信息技术头脑，但缺乏对工业厂房的考虑，他们不太理解用户为什么需要或改进现有系统，而依照其他标准改进系统，使工业用户受到损失。对用户而言，也需要了解技术，应该经常留意专家的动向。提出问题，让专家明白你处理问题的想法。

以太网TCP/IP系统提供了一个开放的网络平台，但是高水平的应用标准仍未确定下来。 由于高层面是专用的，TCP/IP往往被视为并非一个完全的公开标准。 Modbus/TCP、DeviceNet、Fieldbus和 Profibus的一些新版本在这方面提供了帮助，通过某些接口让不同的协议可以通信，但是还仍然有大量的应用标准不能互操作。

许多这类网络的结构也包含了别的一些协议，但是其互操作性并不扩展到物理层和传输层。这就防碍了总线之间的相互通信。看来，在该领域内仍有大量的工作要做。

即使全球TCP/IP系统可以胜任上述工作，但是它的性能是否可靠则取决于执行者的技术水平。 同时，还需要更加工业化和优化的传感器总线。

随着数据需求的增加，采用混配的和单一的以太网络会更为普遍。具有串行端口的高水平传感器已经与以太网络配接。协议透明地在TCP/IP最高层次上传输并发送给主机，有时主机并没有意识到，它们是在LAN上运行。