现场设备未来会使用统一的无线协议吗？

大多数闭环控制已经足够了。ISA100可以将这些打上时标的数据，传递给实现这些控制功能的DCS系统。WirelessHART没有时间同步功能。在组态中，如果流体控制的刷新率大于每秒一次，那么只有ISA100可以提供超过每秒一次的同步响应。典型的蒸馏塔控制所需的数据刷新速度为秒钟2-4次。为满足该功能，应将流量变送器与最小的“Mesh”网络连接，以确保同步采样时间。ISA100支持最大100ms的延迟，以及为了使数据能够在单个周期中就可以到达控制器且没有不确定的网络延时所必须的现场Backhaul路由器。

在实际应用中，如果流量控制的频率要求大于4Hz，用户就有必要配置ISA100数据链层，该数据数据链层最快的处理速度可达12Hz，这是目前设计的极限，可以满足用户的处理要求。ISA100具有该功能，不需要修改协议，也不需要创建现场总线基金会互操作测试不支持的新功能块。

对复杂数据的传输

在现场分析仪表领域的应用，也许需要传输较长的数据序列，这些数据无法分成较短的信息，以便在10ms周期内完成传输。因此，包含无线数据分析仪的网络单元，可以使用ISA100协议以便传递较长的数据信息。这些应用可以将信息分割成小于90个字节的数据，从而可以节省宽带资源。ISA100支持将分段的长信息重组。WirelessHART由于使用固定的10ms扫描周期，而且其网络层过分简化，因此并不适用于高效传递长信息，而是将分割和重组长信息的责任留给了应用程序。将其置身于标准及合规测试之外，使得众多的厂家开发可相互操作产品的难度加大。

ISA100特有的功能之一是在现场设备和网关之间的“隧道”技术，这样即使设备使用的数据协议与ISA100的大不相同，该技术也能使其具有在整个ISA100无线网络上传递任何数据流的能力。作为优先选择的方法，面向对象的ISA100应用层具有已激活的无线适配器，可以利用ISA100对象模型和服务，产生简单、有效的信息。该设备可以内置ISA100，也可以使用适配器，以设备最原始的形式比如：Modbus、 DeviceNet、 ControlNet、 EtherNet/IP、 Profibus和 HART等协议来完成通讯，并将信息封装，通过ISA100无线网络将其传递给网关。

大多数应用已经使用ISA100对象模型，利用上面提及的原始网络协议传递数据，不必使用隧道技术。网关软件可以将包含在原始信息中的数据传递给目标接收器。既然ISA100适配器具有IP地址，因此外部系统就可以像与其它任何IP设备交互一样，将信息传递给具有该IP地址的现场设备。

智能设备上可以运行FF HSE，该协议也是基于UDP/IP的。利用已发布的、与FF协议兼容的ISA100特性， ISA100无线网络能够与任何其它运行同样协议的设备同步交换信息和数据。

无线网络安全

用户和供应商都担心安全问题，所以ISA100和WirelessHART协议利用内置的IEEE 802.15.4无线芯片所自带的AES-128加密算法对每条信息进行加密。在IAS100网络上，利用转动的加密密码，定期改变安全密钥，从而实现对安全的管理。在此期间，需要一个虚拟的入侵者，攻击网络加密密钥，这样就会自动产生新的密钥，并将其分发，从而避免真正的攻击。

WirelessHART将加密和数据完整性的校验方法限制在IEEE 802.15.4标准所允许的8种可能方法之一，而ISA100则使用了其中6种的组合。两个标准都默认使用32位信息完整性校验码，但是ISA100还提供了一种可组态的64位或124位信息完整校验码，在有些情况下可以提供政府或准政府组织所要需的更高安全等级。

在ISA100开发的过程中，用户向委员会提交了对于安全方法，或提供新的现场设备（无需专门处理或物理设施就能对仪表实现存取）的要求。利用PKI（公共密钥），ISA100可以实施无线安全措施，防止或允许新设备加入到网络中。安全性基于两方面因素：在服务开通前，准备一个白名单，确定在网络中必须安装的设备，用户必须具有相关的283位的授权。白名单及授权文件由厂家创建，通过可传输介质（CD, DVD, USB 闪存, SD卡等）提交给用户，并被安装在网络安全管理器上。

这样用户就没有必要对设备进行排除。当无线仪表在现场安装以后，会自动响应网络发出的要求，申请成为运行网络的一部分。该过程是安全的，因为使用了标准的283位公共/私人密钥方法，该方法不会通过无线传输任何未经加密的加入密钥，不采用不安全的操作程序向主系统传递密钥，也不通过手持终端来传递。WirelessHART使用物理连接的手持终端来获取网络地址以及安全密钥。ISA100通过红外端口，也提供类似的互操作功能。

图2 在工厂中，无线现场设备与处于重要位置的网关通讯。图片来源：Hone