浅谈工业无线技术标准与认证及其应用

2 ISA100.11a 标准框架研究

2.1 ISA100.11a 标准协议结构分析

ISA100.11a 标准协议体系结构必须遵循 ISO/OSI 的七层结构，但其只定义了应用层(Application laye)、传输层(Transport Layer)、网络层(Network Layer)、数据链路层(Data Link Layer)和物理层(Physical Layer)(见图 3)。其中数据链路层包括ISA100.11a 的 MAC 扩展层、IEEE 802.15.4 的 MAC 子层和数据链路层上层;应用层包括应用子层、用户应用进程和设备管理器。

每一层提供了两种服务访问点(Service Access Port, SAP)，即数据服务实体提供数据传输服务和管理服务实体提供管理服务，上层通过这两种服务访问点使用下层提供的功能服务。在 ISA100.11a 网络中，每个设备只能通过 ISA100.11a 应用子层提供的数据服务访问点从而实现与其它设备进行通信。在每个设备里，设备管理器是一个具有管理功能的实体，可以直接访问应用子层、传输层、网络层和 DLL 的管理信息库。

2.2 ISA100.11a 网络拓扑结构分析

为了满足工业应用的需求，ISA100.11a 必须支持多种网络拓扑，包括Mesh、网状、星状和星网状拓扑等结构。同时，扩大其网络覆盖面积，在 ISA100.11a 网络结构中引入骨干网，可减小数据时延。举例说明，如现场设备经骨干路由器接入骨干网，该设备与骨干路由器组成的网络为 ISA100.11a DLL 子网，ISA100.11a DLL 子网和骨干网就组成了 ISA100.11a 网络。

再如，现场路由器和终端设备，经骨干路由器接入骨干网，骨干路由器通过网关接入工厂级网络。若 ISA100.11a 网络中接入骨干网，则 ISA100.11a DLL 子网只包含其现场的设备和骨干路由器，而ISA100.11a网络包含其所有的 DLL 子网、骨干路由器和网关(见图4)。



3 ISA100认证

3.1 ISA100认证分析

ISA100认证为测试产品的互操作性、安全性、安装方便性和可靠性的程序，提供了一个广泛认可的关于互操作性和质量方面的凭证，并确保其具有ISA100.11a功能的产品能满足最佳的用户体验。

按照ISA100规定，需ISA100认证的厂商应向ISA100授权的测试实验——无线兼容委员会 (Wireless Compliance Institute, WCI)递交申请，对其产品进行ISA100认证测试。所以厂商需在网上申请，并获得ISA100测试及认证服务。



3.2 认证机构分析

ISA100授权符合ISA100.11a标准的测试实验室来测试厂商的产品。无线兼容委员会是符合ISA100.11a标准产品的专门产品认证机构，能够帮助科技公司更快地将更多的可互操作的产品推向市场，致力于改善网络设备和相关技术之间的互操作性。

无线兼容委员会是非营利性工业组织，为用户和技术开发者提供市场调查、教育培训信息、技术支持以及ISA100标准族中工业无线标准的测试认证，向ISA标准委员会提供关于ISA100设备和系统的使用反馈，从而促进工业无线应用标准的快速改进和发展。

重庆邮电大学和中国科学院沈阳自动化研究所两家无线兼容委员会成员单位。其中重庆邮电大学拥有自主知识产权的ISA100.11a 协议测试方法和系统部分完成多信道测试分析仪及ISA100.11a 测试软件。厂商可以申请成为其成员，把产品拿到无线兼容委员会相关认证机构进行认证，通过认证的产品会加认证标识(如图5)，详见WCI官网 。

3.3 认证流程说明

若认证测试不合格，厂商则须进行整改。如果整改过程涉及到软件升级、设备更换，则产品须全部重新进行检测，确保所有的测试都是在同一个设备、同一个软硬件版本的限定条件下进行的。ISA100认证流程见图6。



3.4 认证项目分析

一般情况下，WCI认证主要有两项，包括ISA100.11a设备互操作性认证和ISA100.11a协议一致性认证，且供应商也可以购买符合WCI认证认可的测试工具包进行产品检测。

ISA.100.11a设备互操作性测试套件是WCI认证的主要工具，使用户能够确保制造商的设备符合WCI的官方ISA100.11a产品注册检验，确保ISA100在本地模式下，无线设备的互操作性与ISA100无线协议栈一致性测试套件相结合。其组件包括脚本服务器与软件、测试脚本的源代码和技术文档、测试脚本的源代码和技术文档、诊断骨干路由器、参考测试设备和以太网路由器。同时规定其系统要求为PC和Web浏览器。

3.5 会员制度与收费

目前，ISA100所公布的会员制度及收费标准见表1。



4 结语

随着信息社会和工业现场对无线技术的日益增长的需求，工业无线技术ISA100将成为可靠好、性价比高、安全性高的受人青睐的高新技术。工业无线传感器必将成为工业过程测控的首选，在优化资源利用率和提高生产率方面发挥着巨大的作用。

而 ISA100 终究会成为无线工业技术发展的主流，ISA100 的评价标准及认证体系日前已成为ISA100标准化工作的主题。截止日前，中国对无线工业技术认证环节较为欠缺，尽管近些年来在这一方面做出了巨大的努力并取得了一定的成绩，但与国际水平相比仍有一定差距。总之，ISA100 评价标准及其认证体系的建立是 ISA100 占据市场主导地位的前提和关键，我国在工业无线技术中应要不断革新，积极借鉴国际先进技术及标准体系，逐步完善我国工业无线技术标准、认证与市场规范化的体系，树立中国品牌与中国信誉。