用于通過區(qū)別網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線過程通信的系統(tǒng)和方法本申請(qǐng)是2011年2月18日提交的、申請(qǐng)?zhí)枮?00980132326.7、發(fā)明名稱為“用于通過區(qū)別網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無線過程通信的系統(tǒng)和方法”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

背景技術(shù)：
在工業(yè)設(shè)置中，控制系統(tǒng)用于監(jiān)視和控制工業(yè)和化學(xué)過程等。典型地，控制系統(tǒng)使用在工業(yè)過程中的關(guān)鍵位置處分布的、通過過程控制環(huán)(processcontrolloop)耦合至控制室中的控制電路的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備來執(zhí)行這些功能?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備一般在分布式控制或過程監(jiān)視系統(tǒng)中執(zhí)行諸如對(duì)參數(shù)進(jìn)行感測(cè)或?qū)υ撨^程進(jìn)行操作之類的功能。一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括換能器。換能器被理解為表示：基于物理輸入產(chǎn)生輸出信號(hào)的設(shè)備；或者基于輸入信號(hào)產(chǎn)生物理輸出的設(shè)備。典型地，換能器將輸入變換為具有不同形式的輸出。換能器的類型包括各種分析設(shè)備、壓力傳感器、熱敏電阻、熱電偶、應(yīng)變儀、流量變送器、定位器、致動(dòng)器、螺線管、指示燈等等。典型地，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還包括：通信電路，用于通過過程控制環(huán)與過程控制室或其他電路進(jìn)行通信。在一些安裝中，過程控制環(huán)還用于向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備傳送整流電流和/或電壓，以給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。過程控制環(huán)還以模擬或數(shù)字格式承載數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)地，已經(jīng)通過兩線過程控制電流環(huán)將模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接至控制室，其中，每個(gè)設(shè)備通過單個(gè)兩線控制環(huán)而連接至控制室。在一些安裝中，已經(jīng)開始使用無線技術(shù)來與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信。無線操作簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的布線和設(shè)置。一個(gè)無線過程通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已知為WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)。WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)由HART通信基金會(huì)在2007年9月發(fā)布。WirelessHART規(guī)范的相關(guān)部分包括：HCF_Spec13，版本7.0；HART規(guī)范65-無線物理層規(guī)范；HART規(guī)范75-TDMA數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)范(TDMA是指時(shí)分多址)；HART規(guī)范85-網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范；HART規(guī)范155-無線命令規(guī)范；以及HART規(guī)范290-無線設(shè)備規(guī)范。在ISA100.11a中闡述了另一無線過程通信標(biāo)準(zhǔn)(預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布是2009年8月)。該技術(shù)提出了根據(jù)IEEE802.15.4-2006、使用無線電路以2.4GHz頻率進(jìn)行無線通信。ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)由國際自動(dòng)化協(xié)會(huì)(ISA)保持。盡管這些無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)使用相同的頻帶、無線電路，并被配置為在彼此存在并且2.4GHz頻率處存在其他無線技術(shù)的情況下共存，但是共存并不是互操作(interoperability)。例如，ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)指示了：共存是無線網(wǎng)絡(luò)在存在可能不基于相同標(biāo)準(zhǔn)的其他無線網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中執(zhí)行其任務(wù)的能力。如本文使用的，不基于相同標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)將被視為“區(qū)別(distinct)”網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
提供了一種用于在多個(gè)區(qū)別無線過程通信網(wǎng)絡(luò)上傳送過程通信分組的雙模路由器。所述路由器包括無線通信電路以及與所述無線通信電路耦合的控制器。所述無線通信電路被配置為與來自所述多個(gè)區(qū)別無線過程通信網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)的信號(hào)進(jìn)行交互。所述控制器被配置為使來自第一區(qū)別無線過程通信網(wǎng)絡(luò)的過程通信分組適于在第二區(qū)別無線過程通信網(wǎng)絡(luò)上傳輸。還提供了用于對(duì)區(qū)別無線過程通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和通過區(qū)別無線過程通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)過程分組進(jìn)行中繼的方法。附圖說明圖1是示意了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，WirelessHART設(shè)備通過ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)與WirelessHART網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信的示意圖。圖2是示意了WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)關(guān)通過ISA100.11a連接至ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)的示意圖。圖3是WirelessHARTMAC首部的示意圖。圖4是ISA100.11aMAC首部的示意圖。圖5是WirelessHARTDLL首部的示意圖。圖6是ISA100.11aDLL首部的示意圖。圖7是WirelessHART網(wǎng)絡(luò)首部的示意圖。圖8是ISA100.11a未分段網(wǎng)絡(luò)首部的示意圖。圖9是ISA100.11a分段網(wǎng)絡(luò)首部的示意圖。圖10是示意了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，中繼功能如何使用包含在WirelessHART首部中的信息來構(gòu)造ISA100.11aMAC、DLL和網(wǎng)絡(luò)層首部的示意圖。圖11是示意了由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器接收中繼分組的示意圖。圖12是示出了雙模路由器棧中的中繼功能的示意圖。圖13是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，中繼首部包含當(dāng)分組離開ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)時(shí)重構(gòu)WirelessHART首部所需的信息的示意圖。圖14是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，完整的中繼分組示出中繼首部以及WirelessHART分組在ISA100.11aUDP有效載荷中的中繼部分的示意圖。圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器的示意圖。具體實(shí)施方式ISA100.11a和WirelessHART均已將共存特征(在存在其他網(wǎng)絡(luò)的情況下允許該其他網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行操作)設(shè)計(jì)到其規(guī)范中。然而，共存不是互操作，共存并不產(chǎn)生協(xié)作的ISA100.11a和WirelessHART網(wǎng)絡(luò)可提供的相同效率和性能。本發(fā)明實(shí)施例一般提供使用公共網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)WirelessHART和ISA100.11a設(shè)備進(jìn)行部署的能力，該公共網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施高效地利用射頻頻譜和時(shí)隙、避免傳輸沖突并提供對(duì)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)系統(tǒng)管理。本文闡述的實(shí)施例可以允許用戶在統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中對(duì)WirelessHART和ISA100.11a設(shè)備進(jìn)行部署，其承擔(dān)著選擇無線設(shè)備和無線標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例(在說明書后續(xù)部分更詳細(xì)描述)，公開了一種能夠接收和發(fā)送WirelessHART和ISA100.11a分組的雙模路由器。該雙模路由器具有將分組的有效載荷從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳送至另一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的中繼功能。該雙模路由器可以獲取WirelessHART分組，除去WirelessHART協(xié)議首部的一部分，并將有效載荷置于如同任何ISA100.11a分組那樣穿過網(wǎng)絡(luò)的ISA100.11a分組中。對(duì)于反向操作，該雙模路由器辨認(rèn)WirelessHART中繼分組，除去ISA100.11a首部的一部分，并重新形成WirelessHART分組，該WirelessHART分組然后在WirelessHART網(wǎng)絡(luò)上傳輸。中繼功能在網(wǎng)絡(luò)和傳輸層處工作，以便能夠構(gòu)造通過ISA100.11a路由器而透明地路由的分組。優(yōu)選地，該雙模路由器在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)看來是路由類型設(shè)備。優(yōu)選地，雙模路由器和中繼功能的操作還對(duì)WirelessHART設(shè)備和應(yīng)用透明。本發(fā)明實(shí)施例大體上促使在物理層、MAC層和DLL層中WirelessHART和ISA100.11a之間已存在的相似性的改變。由于商業(yè)可用的芯片以及對(duì)未許可頻譜的全球可接入性，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都選擇了相同的無線電和ISM工作頻帶。它們還從IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中選擇了它們以相同方式使用的相同MAC層。盡管這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)DLL具有不同首部，但是它們具有相似的基本能力。它們均支持基于時(shí)隙超幀的、對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)接入。它們還共享相同的信道跳技術(shù)、圖形和源路由概念、以及DLL安全方案。通過選擇現(xiàn)有ISA100.11a參數(shù)的WirelessHART兼容值，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以協(xié)調(diào)它們對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)的使用，并統(tǒng)一無線基礎(chǔ)設(shè)施。定義這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的文檔共享許多概念以及用于命名這些概念的術(shù)語。這些共享的術(shù)語包括：超幀、時(shí)隙、鏈路、圖形、源路由和網(wǎng)關(guān)。本文檔中使用的語言來自ISA100，還應(yīng)用WirelessHART(除非此處另有具體說明)。接入點(diǎn)通過骨干網(wǎng)將無線網(wǎng)絡(luò)與WirelessHART網(wǎng)關(guān)相連接的設(shè)備的WirelessHART術(shù)語。接入點(diǎn)是可選的。如果沒有接入點(diǎn)，則WirelessHART網(wǎng)關(guān)直接連接至無線網(wǎng)絡(luò)。WirelessHART接入點(diǎn)在功能上與ISA100.11a骨干路由器類似。ASN絕對(duì)時(shí)隙號(hào)——從網(wǎng)絡(luò)形成起對(duì)時(shí)隙數(shù)目進(jìn)行計(jì)數(shù)的WirelessHART參數(shù)。其在每個(gè)設(shè)備中被存儲(chǔ)為5個(gè)八比特組字段。雙模設(shè)備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、在WirelessHART網(wǎng)絡(luò)與ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)之間以分組的格式傳送消息的設(shè)備。在一個(gè)描述的實(shí)施例中，優(yōu)選地，其在ISA100.11a系統(tǒng)看來是路由類型設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)管理器對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和監(jiān)視的管理功能的WirelessHART術(shù)語。在ISA100.11a和本文檔中，該管理功能被稱作“系統(tǒng)管理器”。PAN標(biāo)識(shí)符IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)使用術(shù)語PAN(個(gè)域網(wǎng))標(biāo)識(shí)符，作為無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字標(biāo)識(shí)。WirelessHART和ISA100.11a常取代術(shù)語網(wǎng)絡(luò)ID。中繼功能根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、在WirelessHART與ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)換協(xié)議棧的雙模設(shè)備的角色。優(yōu)選地，中繼功能是在雙模路由器中實(shí)現(xiàn)的，并且，如果WirelessHART網(wǎng)關(guān)包括ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)棧的一部分，則中繼功能也可以在WirelessHART網(wǎng)關(guān)中實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)配置圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，WirelessHART設(shè)備10通過ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)與WirelessHART網(wǎng)關(guān)14進(jìn)行通信。WirelessHART設(shè)備10可以形成與雙模路由器12相連接的WirelessHART網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，或者，WirelessHART設(shè)備10可以直接連接至雙模路由器12。在圖1中，WirelessHART網(wǎng)關(guān)14不支持ISA100.11a協(xié)議棧，因此，其如WirelessHART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備10那樣通過雙模路由器12進(jìn)行連接。兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)管理功能可以組合或分離。在圖1中，它們被示作具有對(duì)組合網(wǎng)絡(luò)的管理進(jìn)行協(xié)調(diào)的通信協(xié)議的分離功能。用戶的網(wǎng)絡(luò)管理員決定何時(shí)使用常規(guī)的ISA100.11a路由設(shè)備或根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器。所有IS100.11a路由設(shè)備16都可以被配置為或以其他方式適配用于提供雙模路由器12的功能，在這種情況下，WirelessHART設(shè)備10能夠在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)中的任何地方連接。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸WirelessHART分組的ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)。這一般由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器12的與兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)相連接并在其間傳送分組的功能來實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，雙模路由器實(shí)現(xiàn)中繼功能，該中繼功能通過轉(zhuǎn)換低層分組首部并封裝高層首部和該分組的有效載荷來進(jìn)行傳送。雙模路由器及其中繼功能使WirelessHART設(shè)備10能夠在所有ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖线M(jìn)行操作。圖2示意了WirelessHART14和ISA100.11a18網(wǎng)關(guān)通過ISA100.11a連接至ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)14、18可以使用任一個(gè)骨干路由器，這是由于網(wǎng)關(guān)14、18均連接至本地網(wǎng)絡(luò)。具有WirelessHART有效載荷的ISA100.11a中繼分組以與常規(guī)ISA100.11a分組相同的方式通過本地骨干路由器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，這是由于兩者均使用ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)層。區(qū)別無線網(wǎng)絡(luò)的兼容性問題以下討論ISA100.11a與WirelessHART之間的各種兼容性問題。這些問題一般與以下各項(xiàng)有關(guān)：無線電；MAC操作；DLL操作；網(wǎng)絡(luò)層操作；中繼層操作；系統(tǒng)管理；安全性；以及網(wǎng)關(guān)功能。依次解決這些問題如下。無線電WirelessHART和ISA100.11a均使用在IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的章節(jié)中規(guī)定的相同無線電在2.4GHz頻帶中工作。因此，兼容性涉及選擇具有對(duì)WirelessHART有效的無線電參數(shù)的ISA100.11a簡(jiǎn)檔。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均將無線電的需求擴(kuò)展為規(guī)定諸如改變頻率所需的時(shí)間之類的附加參數(shù)。必須對(duì)這些擴(kuò)展的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以使這兩種類型的設(shè)備的操作兼容。工作傳輸功率電平在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中均可配置。必須針對(duì)ISA100.11a與WirelessHART之間的兼容性而配置的無線電參數(shù)中的一些包括但不限于：傳輸功率、最大無線電開啟時(shí)間、在信道之間進(jìn)行切換的時(shí)間、信道數(shù)目、IEEE802.15.4信道數(shù)量、以及純信道(clearchannel)接入模式。MAC操作兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定了對(duì)IEEE802.15.4MAC首部的使用，并使用如圖3和4所示的相同結(jié)構(gòu)選項(xiàng)來規(guī)定。因此，WirelessHART和ISA100.11a均能夠?qū)Ρ舜说腗AC層的字段進(jìn)行解析。在這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的MAC層中僅存在兩個(gè)差異。WirelessHART使用MAC版本字段中針對(duì)IEE802.15.4-2003的值，而ISA100.11a使用針對(duì)IEEE802.15.4-2006的值。兩個(gè)值都有效，這是由于通過每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)而選擇的MAC格式與這兩個(gè)IEEE版本中的任一個(gè)都兼容。MAC中的另一差異在于用于序列號(hào)字段的值。WirelessHART使用每10ms遞增的絕對(duì)時(shí)隙號(hào)(ASN)的最低有效八比特組，而ISA100.11a使用1ms分辨率的TAI時(shí)鐘。雙模路由器可以在兩種使用之間容易地切換。在下表中總結(jié)了IEEE802.15.4MAC比較。ISA代表ISA100.11a，而WH代表WirelessHART。當(dāng)中繼分組時(shí)，雙模路由器接收具有一種類型的MAC首部的分組并以另一種類型的MAC首部來發(fā)送。該雙模路由器針對(duì)中繼分組而執(zhí)行的轉(zhuǎn)換功能與該雙模路由器在ISA100.11a或WirelessHART網(wǎng)絡(luò)內(nèi)路由分組時(shí)所做的非常相似。在這兩種情況下，雙模路由器都更新序列號(hào)字段、插入其源地址、插入對(duì)其給出的目的地地址、并計(jì)算幀校驗(yàn)序列(FCS)。WirelessHARTMAC和ISA100.11aMAC執(zhí)行相同的IEEE802.15.4幀校驗(yàn)計(jì)算，并將結(jié)果置于分組末尾處的FCS字段中。對(duì)于WirelessHART，圖3中的幀控制字段的第一八比特組被固定為0x41h。這選擇了IEEEMAC幀類型作為數(shù)據(jù)分組，并將針對(duì)IEEE802.15.4安全性、幀掛起和ACK的控制標(biāo)記設(shè)置為關(guān)。幀控制字段的第二八比特組標(biāo)識(shí)了地址字段的格式以及所使用的IEEE802.15.4規(guī)范的版本。對(duì)于中繼分組，源地址格式始終較短，目的地地址要么長要么短，取決于分組是否經(jīng)過代理(proxied)，如在加入過程期間的情況那樣。雙模路由器使用適于所給出的目的地地址的地址字段大小。協(xié)議版本類型被設(shè)置為標(biāo)識(shí)該標(biāo)準(zhǔn)的2003版本。被中繼至WirelessHART網(wǎng)絡(luò)的分組將ASN用于MAC序列號(hào)。當(dāng)雙模路由器加入WirelessHART網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在該雙模路由器中配置ASN。被中繼至ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)的分組使用由所有ISA100.11a無線設(shè)備保持的TAI時(shí)鐘。通過這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)而選擇的MAC格式在分組首部中均具有目的地PAN標(biāo)識(shí)符。在WirelessHART中，PAN標(biāo)識(shí)符是在安裝之前預(yù)配置的(provisioned)，并可以被系統(tǒng)管理器在操作期間重新配置。在ISA100.11a中，PAN標(biāo)識(shí)符可以是在安裝之前預(yù)配置的或在加入網(wǎng)絡(luò)之后配置的。PANID可以被設(shè)置為跨越WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)或被設(shè)置為分離的。甚至在網(wǎng)絡(luò)的WirelessHART部分中，如果管理員想要控制WirelessHART設(shè)備連接至多個(gè)這種路由器當(dāng)中的哪個(gè)雙模路由器，則也可以預(yù)配置分離的PANID。在SPEC-075，Section8.1.2，Table2中，WirelessHART針對(duì)諸如永久用戶網(wǎng)絡(luò)、臨時(shí)用戶網(wǎng)絡(luò)和制造商用戶網(wǎng)絡(luò)之類的各種應(yīng)用預(yù)留了PAN標(biāo)識(shí)符范圍。ISA100.11a配置不應(yīng)當(dāng)進(jìn)行任何與WirelessHART相沖突的指派。WirelessHART和ISA100.11a均將較短的16比特地址用于MAC源和目的地。它們還將相同的64比特的、IEEE管理的全球唯一地址用于在加入過程期間發(fā)送的分組。HART協(xié)議要求從被指派給HART基金會(huì)的塊0x001B1E給WirelessHART設(shè)備指派64比特地址。優(yōu)選地，雙模路由器被指派有兩個(gè)短的和兩個(gè)長的MAC地址。如在說明書后續(xù)部分更詳細(xì)地討論的，在WirelessHART網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)使用一組，在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上傳輸時(shí)使用一組。DLL操作WirelessHART具有DLL首部的一個(gè)八比特組來標(biāo)識(shí)分組所包含的DLL消息的類型、所使用的DLL層加密密鑰、以及分組的DLL分組優(yōu)先級(jí)。DLL還計(jì)算位于DLL有效載荷末尾處的四-八比特組消息完整性校驗(yàn)(MIC)。ISA100.11a定義了DLL安全性參數(shù)，其為WirelessHART所使用的參數(shù)的超集。盡管不要求ISA100.11a使用完全相同的集合，但也期望這樣，這是由于這簡(jiǎn)化了雙模路由器。出于該原因，定義了與WirelessHART相匹配的ISA100.11aDLL安全性簡(jiǎn)檔。由于這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)未協(xié)調(diào)對(duì)DLL首部的編碼，因此在首部中不存在針對(duì)已接收何種類型的分組的顯式標(biāo)識(shí)。為了防止ISA100.11a和WirelessHART設(shè)備無意地對(duì)彼此的分組進(jìn)行解碼，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所采用的消息完整性校驗(yàn)密鑰應(yīng)當(dāng)不同。這包括標(biāo)準(zhǔn)中定義的公知密鑰以及由安全性管理器配置的DLL密鑰。WirelessHART所使用的公知密鑰是：7777772E68617274636F6D6D2E6F7267h。ISA100.11a具有DLL優(yōu)先級(jí)功能和代碼。協(xié)議轉(zhuǎn)換器常常在不同優(yōu)先級(jí)方案之間進(jìn)行映射，但是當(dāng)定義了不同的優(yōu)先級(jí)時(shí)，該映射通常是不完美的。WirelessHART優(yōu)先級(jí)級(jí)別可以被映射至ISA100.11a優(yōu)先級(jí)級(jí)別，或?yàn)榱撕?jiǎn)明，被映射至一個(gè)級(jí)別。ISA100.11a與WirelessHART共享多種類似的分組類型。這些類型包括ACK、通告、和數(shù)據(jù)分組類型。在網(wǎng)絡(luò)中不中繼本地DLL分組類型，不需要中繼本地DLL分組類型。WirelessHART和ISA100.11a的DLL均使用時(shí)隙、信道跳偏移、信道跳序列和超幀來對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分割。WirelessHART將時(shí)隙大小固定為10ms，并指定當(dāng)要進(jìn)行時(shí)隙內(nèi)的各種操作時(shí)的精確時(shí)隙定時(shí)模板。ISA100.11a設(shè)置了對(duì)時(shí)隙的靈活配置。該靈活性允許構(gòu)造與WirelessHART的10ms時(shí)隙兼容的時(shí)隙模板。雙模路由器要求ISA100.11a具有與WirelessHART的時(shí)隙模板簡(jiǎn)檔相匹配的時(shí)隙模板簡(jiǎn)檔。針對(duì)ISA100.11a而定義的缺省時(shí)隙模板將對(duì)雙模路由器功能有效。WirelessHART和ISA100.11a將時(shí)間從定時(shí)雙親(parent)傳播至子女(child)。系統(tǒng)管理器設(shè)置雙親-子女關(guān)系。在WirelessHART中，存在兩種方式來調(diào)整定時(shí)。在第一種方法中，子女測(cè)量來自其雙親的分組的時(shí)隙定時(shí)偏移，并調(diào)整其時(shí)鐘。在第二種方法中，雙親從子女接收分組，并在肯定應(yīng)答(acknowledgement)中向子女告知進(jìn)行何種調(diào)整。時(shí)間將能夠從ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)流至WirelessHART網(wǎng)絡(luò)。ISA100.11a系統(tǒng)配置中存在多個(gè)參數(shù)必須與WirelessHART系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，使得兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以高效地共享無線資源。這些參數(shù)包括：信道跳序列、超幀大小指派、和信道補(bǔ)償(back-off)設(shè)置。在WirelessHART和ISA100.11a中，鄰居發(fā)現(xiàn)是偵聽相距一跳的其他設(shè)備的DLL過程。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備僅發(fā)現(xiàn)類似的鄰居。雙模路由器參與這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的鄰居發(fā)現(xiàn)過程，稍后描述這種參與。本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)潛在優(yōu)勢(shì)在于提高了并置的WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)的效率。一種實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的方式是消除以每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備之間的可避免的傳輸沖突的形式存在的干擾。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)共享公共超幀并協(xié)作地將時(shí)隙分配給設(shè)備時(shí)，干擾減小。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)必須定義公共的超幀并對(duì)周期和相位進(jìn)行同步。將WirelessHARTASN時(shí)鐘與ISA100.11aTAI時(shí)鐘進(jìn)行同步來完成該操作。在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，超幀起始時(shí)隙是通過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間來設(shè)置的。在ISA100.11a的情況下，其為1msTAI時(shí)鐘，而在WirelessHART的情況下，其為10msASN時(shí)鐘。協(xié)調(diào)系統(tǒng)管理器功能保持用于在兩個(gè)時(shí)鐘表示之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換因子。當(dāng)WirelessHART系統(tǒng)管理器使用SPEC-155中的命令965來配置超幀時(shí)，其針對(duì)超幀的起始而設(shè)置與ASN相對(duì)應(yīng)的執(zhí)行時(shí)間。ISA100.11a利用TAI開通(cutover)參數(shù)來配置起始時(shí)間。超幀長度以及超幀內(nèi)的時(shí)隙指派是通過系統(tǒng)管理功能來協(xié)調(diào)的。使兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠在超幀內(nèi)共享時(shí)隙提高了WirelessHART網(wǎng)絡(luò)和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)的操作效率。共享的時(shí)隙發(fā)生沖突，并且，當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，通過補(bǔ)償算法來解決接入。補(bǔ)償算法在競(jìng)爭(zhēng)的設(shè)備之間施行接入公平性。在這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中必須針對(duì)該公平性來配置相同的補(bǔ)償算法參數(shù)設(shè)置，以在WirelessHART和ISA100.11a設(shè)備之間保持。雙模路由器的中繼功能根據(jù)ISA100.11aDLL層的輸入WirelessHART分組來構(gòu)造足夠的信息以形成中繼分組的適當(dāng)?shù)腄LL和MAC首部。在相反方向上，中繼功能將ISA100.11aDLL和MAC首部轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)腤irelessHARTDLL和MAC首部。WirelessHARTDLL首部字段在圖5中示出。對(duì)于中繼分組，分組類型是“數(shù)據(jù)”。雙模路由器在為加入設(shè)備代理分組時(shí)選擇DLL密鑰為公知密鑰。所有其他中繼分組使用私密網(wǎng)絡(luò)密鑰。根據(jù)說明書后續(xù)部分描述的中繼首部中承載的信息來設(shè)置優(yōu)先級(jí)。用于中繼分組的ISA100.11aDLL首部在圖6中示出。DHDR分派八比特組將DLL首部標(biāo)識(shí)為與IETF6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)首部兼容。比特0至7被設(shè)置為01000010b。計(jì)算DHR長度字段并將其設(shè)置為在DHDR首部中余下的八比特組的數(shù)目(排除MIC)。在需要時(shí)，根據(jù)雙模路由器的ISA側(cè)的一般ISA100.11a簡(jiǎn)檔，將擴(kuò)展控制字段包括進(jìn)來。中繼分組的安全性代碼和密鑰ID使用針對(duì)來自一般ISA100.11a簡(jiǎn)檔的ISA100.11a數(shù)據(jù)分組而選擇的安全性級(jí)別。由雙模路由器的ISA側(cè)使用的資源確定對(duì)慢跳時(shí)間偏移的使用。DROUT首部內(nèi)的ISA100.11a優(yōu)先級(jí)字段是通過一組規(guī)則來轉(zhuǎn)換的。這些規(guī)則可以將WirelessHART優(yōu)先級(jí)映射至ISA10.11a優(yōu)先級(jí)，或者，這些規(guī)則可以將所有WirelessHART消息映射至一個(gè)ISA100.11a優(yōu)先級(jí)級(jí)別。通過將路由信息置于該層中而不是置于網(wǎng)絡(luò)層中，ISA100.11aDLL在概念上與WirelessHARTDLL不同。這是如何描述標(biāo)準(zhǔn)方面的差異，而不是WirelessHART路由功能如何操作方面的差異。當(dāng)WirelessHART網(wǎng)絡(luò)層使用圖形路由時(shí)，將圖形路由ID置于中繼分組的DROUT字段中。當(dāng)WirelessHART網(wǎng)絡(luò)層使用源路由時(shí)，將源路由置于DROUT首部的源路由字段中。WirelessHART和ISA100.11a設(shè)備被協(xié)調(diào)系統(tǒng)管理功能配置為使用相同的圖形ID指派和設(shè)備地址指派。這通過不使雙模路由器轉(zhuǎn)換圖形ID和源路由，來簡(jiǎn)化雙模路由器的操作。網(wǎng)絡(luò)層操作除了包含原始地址、最終目的地地址和圖形路由標(biāo)識(shí)符在內(nèi)的最基本字段以外，WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)層實(shí)質(zhì)上不同。WirelessHART和ISA100.11a均將由MAC源和目的地設(shè)備使用的相同的16比特地址用于網(wǎng)絡(luò)層。每個(gè)協(xié)議的系統(tǒng)管理功能對(duì)16比特地址的指派進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保持中繼功能簡(jiǎn)單。雙模路由器以正常方式處理輸入分組，直到其確定必須對(duì)分組進(jìn)行中繼為止。對(duì)于WirelessHART分組，雙模路由器查看源路由或圖形ID，并且，如果下一跳去往ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)，則將分組繼續(xù)傳遞至中繼功能。對(duì)于ISA100.11a分組，雙模路由器查看分組的源路由或圖形ID是否將其發(fā)送至WirelessHART網(wǎng)絡(luò)并且該分組是中繼分組，在這種情況下，將其傳遞至中繼功能。接收到的WirelessHART分組的中繼功能構(gòu)造ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)層首部，然后構(gòu)造中繼首部。如果WirelessHART有效載荷太大而不能裝入一個(gè)中繼分組中，則使用6LoWPAN算法來對(duì)有效載荷進(jìn)行分段。對(duì)于接收到的ISA100.11a中繼分組，中繼功能構(gòu)造WirelessHART網(wǎng)絡(luò)層首部。在一個(gè)實(shí)施例中，如果對(duì)中繼分組的有效載荷進(jìn)行分段，則雙模路由器使用6LoWPAN分段首部來重構(gòu)分組。圖7示出了用于中繼分組的WirelessHART網(wǎng)絡(luò)首部。根據(jù)中繼分組中的信息，填充(fillout)網(wǎng)絡(luò)控制八比特組字段。如果使用了源路由，則設(shè)置第一源路由標(biāo)記，并在需要時(shí)設(shè)置第二源路由標(biāo)記。如果雙模WirelessHART管理應(yīng)用為目的地WirelessHART設(shè)備代理分組，則設(shè)置代理標(biāo)記。最終網(wǎng)絡(luò)地址大小標(biāo)記被設(shè)置為其代理功能的一部分。對(duì)于中繼分組，原始網(wǎng)絡(luò)地址大小標(biāo)記始終被設(shè)置為指示16比特地址。生存時(shí)間字段(TTL)基于來自ISA100.11a首部的TTL字段，并在傳輸之前遞減。ASN小片斷(snippet)標(biāo)識(shí)創(chuàng)建WirelessHART分組的時(shí)間。當(dāng)雙模路由器從ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)接收到分組時(shí)，從中繼首部中的信息導(dǎo)出該值。雙模路由器通過查看計(jì)算出的ASN小片斷和maxPacketAge參數(shù)，確定分組是否太老而不能被中繼。如源路由信息(如果存在的話)那樣，從ISA100.11a分組拷貝圖形ID、最終地址和原始地址。從中繼首部導(dǎo)出代理路由地址。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于傳輸不需要分段的中繼分組的ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)首部。從WirelessHART分組中的地址中取得原始地址大小地址和最終地址。跳數(shù)限制是從WirelessHARTTTL字段中取得的，并在傳輸之前遞減。WirelessHARTTTL字段是一個(gè)八比特組。契約ID是可選的并不被中繼分組所使用。如果WirelessHART有效載荷和中繼首部太大而不能裝入一個(gè)ISA100.11a中繼分組中，則對(duì)其進(jìn)行分段，并發(fā)送兩個(gè)中繼分組。分段首部用于這些分組。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于中繼分組分段的ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)首部。分段首部標(biāo)識(shí)了第一分段和后續(xù)分段、被分段的消息的大小、消息的標(biāo)識(shí)標(biāo)簽、以及消息內(nèi)的分段位置。第一分組的首部的剩余部分是如圖8所示的常規(guī)網(wǎng)絡(luò)層分派首部和可選字段。優(yōu)選地，中繼分組使用6LoWPAN分派字段。該字段缺省地將有效載荷標(biāo)識(shí)為UDP。對(duì)于中繼分組，6LoWPAN指示了：UDP源和目的地端口均被壓縮至4比特，以及省略UDP長度和校驗(yàn)和。跳數(shù)限制是未壓縮的IPV6跳數(shù)限制字段。其在WirelessHART協(xié)議中沒有等價(jià)物。其被中繼功能設(shè)置為可配置的值，該值被選擇為適合網(wǎng)絡(luò)需要。UDP端口字段被設(shè)置為由中繼功能使用的4比特源和目的地端口。中繼層操作雙模路由器中的中繼功能使WirelessHART分組能夠在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上傳輸。對(duì)于雙模路由器所接收到的WirelessHART分組，中繼功能除去WirelessHARTMAC/DLL和物理層首部中不需要發(fā)送至最終目的地設(shè)備的那些部分。這包括可在最終設(shè)備處根據(jù)ISA100.11a首部信息重新創(chuàng)建的信息。圖10示出了中繼功能如何使用包含在WirelessHART首部中的信息來構(gòu)造ISA100.11aMAC、DLL和網(wǎng)絡(luò)層首部。然后，中繼功能添加對(duì)遠(yuǎn)端所需的WirelessHART網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行通信的WirelessHART中繼首部，并發(fā)送分組。該分組的有效載荷包含未改變的WirelessHART傳輸層和應(yīng)用層數(shù)據(jù)。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器接收到中繼分組，并且雙模路由器必須將該分組發(fā)送至WirelessHART網(wǎng)絡(luò)時(shí)，根據(jù)輸入的ISA100.11a信息以及中繼首部來重構(gòu)WirelessHARTMAC/DLL和網(wǎng)絡(luò)層首部。這在圖11中示出。中繼功能處于網(wǎng)絡(luò)層之上。這允許所構(gòu)造的ISA100.11a分組路由通過ISA100.11a路由器和骨干路由器。圖12示出了雙模路由器棧中的中繼功能。WirelessHART網(wǎng)絡(luò)層傳遞要通過中繼功能而路由至ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)的分組。中繼功能構(gòu)造ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)層形成首部所需的信息。中繼層還構(gòu)造中繼首部。接收中繼分組的遠(yuǎn)端設(shè)備使用中繼首部來重構(gòu)WirelessHART分組首部。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、接收分組的雙模路由器通過針對(duì)使用標(biāo)準(zhǔn)ISA100.11a機(jī)制的服務(wù)而配置的UDP目的地端口號(hào)，標(biāo)識(shí)中繼首部。圖13所示的中繼首部包含當(dāng)分組離開ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)時(shí)重構(gòu)WirelessHART首部所需的信息。優(yōu)先級(jí)字段標(biāo)識(shí)與分組相關(guān)聯(lián)的WirelessHART優(yōu)先級(jí)，其反映了正在中繼的WirelessHART分組的優(yōu)先級(jí)。WirelessHART代理地址比特標(biāo)記反映了接收到的WirelessHART分組中的相同值。當(dāng)在路由首部中存在WirelessHART代理地址時(shí)，設(shè)置該WirelessHART代理地址比特標(biāo)記。20比特接收時(shí)間字段記錄雙模路由器何時(shí)接收到分組。該字段基于以1ms時(shí)間遞增量表示的ISA100.11aTAI時(shí)間。ASN生命階段(age)字段記錄WirelessHART分組在被雙模路由器接收到時(shí)的網(wǎng)絡(luò)生命階段。該字段是通過從雙模路由器處的當(dāng)前ASN時(shí)間中減去WirelessHART分組的ASN小片斷字段來計(jì)算的。當(dāng)設(shè)置代理標(biāo)記時(shí)，存在WirelessHART代理路由字段。代理路由字段包含代理來自系統(tǒng)管理器的下行流消息的WirelessHART設(shè)備的地址。中繼代理路由字段是從WirelessHART分組的代理路由字段拷貝的。對(duì)接收到的中繼首部進(jìn)行處理的雙模路由器必須重構(gòu)WirelessHART首部字段。新的ASN小片斷字段是使用以下公式來計(jì)算的：ASN_snippet＝current_ASN-(ASN_age+RX_time/10)將current_ASN定義為雙模路由器接收到中繼分組的WirelessHART時(shí)間。絕對(duì)時(shí)隙號(hào)計(jì)數(shù)器測(cè)量該時(shí)間。ASN_snippet計(jì)算將不太可能產(chǎn)生負(fù)數(shù)。如果產(chǎn)生了負(fù)數(shù)，則將ASN_snippet設(shè)置為0。RX_time是ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)中花費(fèi)的時(shí)間。RX_time是根據(jù)DLL首部中的ISA100.11TAI時(shí)間來計(jì)算的。中繼優(yōu)先級(jí)字段被拷貝至WirelessHART優(yōu)先級(jí)字段中。中繼代理標(biāo)記也被拷貝至WirelessHART代理標(biāo)記，并且如果存在代理路由的話，代理路由也被拷貝。圖14示意了完整的中繼分組，該完整的中繼分組示出了中繼首部以及WirelessHART分組在ISA100.11aUDP有效載荷中的中繼部分。在一個(gè)實(shí)施例中，中繼分組保留WirelessHART端對(duì)端安全性加密和消息完整性校驗(yàn)。傳輸層(及以上層)操作WirelessHART和ISA100.11a定義了不同的傳輸層和應(yīng)用層。雙模路由器的中繼功能對(duì)WirelessHART協(xié)議的這些部分進(jìn)行封裝，并在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上傳輸這些部分。ISA100.11a路由功能不查看網(wǎng)絡(luò)層以上，因此，ISA100.11a路由功能對(duì)WirelessHART在這些上層中所進(jìn)行的操作不敏感。系統(tǒng)管理WirelessHART和ISA100.11a均支持集中式系統(tǒng)管理功能。WirelessHART將該功能稱為“網(wǎng)絡(luò)管理”。本文檔使用ISA100“系統(tǒng)管理器”術(shù)語來指代ISA100.11a或WirelessHART功能。這兩個(gè)系統(tǒng)管理器執(zhí)行類似的功能，包括：用于對(duì)新設(shè)備進(jìn)行認(rèn)證和設(shè)置的加入功能；用于提供網(wǎng)絡(luò)連接和安全性設(shè)置的配置功能；以及用于監(jiān)視設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)的診斷功能。每個(gè)系統(tǒng)管理器的操作的細(xì)節(jié)不同。它們具有不同的控制和報(bào)告消息、關(guān)于關(guān)聯(lián)算法如何操作的不同細(xì)節(jié)、以及不同參數(shù)。WirelessHART系統(tǒng)管理器的消息結(jié)構(gòu)基于可在分組有效載荷中連接(concatenate)的一系列控制/響應(yīng)消息。ISA100.11a系統(tǒng)管理器基于組合在一起以形成分組有效載荷的應(yīng)用層過程、對(duì)象和屬性。為了使WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)兼容，WirelessHART和ISA100.11a系統(tǒng)管理器必須對(duì)包括網(wǎng)絡(luò)資源配置指派和診斷在內(nèi)的多個(gè)內(nèi)容進(jìn)行協(xié)調(diào)。這可以通過以下操作而實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)一種以其本地(native)管理語言同時(shí)管理這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)管理器；或者設(shè)計(jì)具有支持其間的協(xié)調(diào)管理的API的分離的管理器。協(xié)調(diào)系統(tǒng)管理功能將短的(16比特)地址指派給所有ISA100.11a和WirelessHART設(shè)備。在本實(shí)施例中，針對(duì)ISA100.11a和WirelessHART設(shè)備來設(shè)置分離的地址范圍，并在雙模路由器中配置地址范圍。所選的范圍需要適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)施加的地址限制。在另一實(shí)施例中，向區(qū)別網(wǎng)絡(luò)指派不同的PAN標(biāo)識(shí)符，該不同的PAN標(biāo)識(shí)符被雙模路由器用于指定接收到的分組的來源。WirelessHART和ISA100.11a具有類似的加入過程，但I(xiàn)SA100.11a在細(xì)節(jié)上有所不同。每個(gè)設(shè)備使用其本地加入?yún)f(xié)議。WirelessHART加入消息由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上中繼。雙模路由器需要加入每個(gè)系統(tǒng)管理器功能，以便可以配置和控制每個(gè)協(xié)議棧。網(wǎng)絡(luò)診斷包括周期性健康報(bào)告和非周期性事件報(bào)告。兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不具有相同的參數(shù)或報(bào)告格式。每個(gè)設(shè)備向其本地系統(tǒng)管理功能進(jìn)行報(bào)告。雙模路由器向這兩個(gè)系統(tǒng)管理功能進(jìn)行報(bào)告。設(shè)備所產(chǎn)生的報(bào)告的部分是對(duì)不佳的(bad)MAC幀校驗(yàn)序列和不佳的DLL消息完整性校驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量的參數(shù)。然而，在混合網(wǎng)絡(luò)中，不佳的消息完整性校驗(yàn)計(jì)數(shù)不指示干擾，這是由于WirelessHART和ISA100.11a使用不同消息完整性校驗(yàn)密鑰來防止設(shè)備解釋彼此的分組。幀校驗(yàn)序列是干擾級(jí)別的真實(shí)度量。在兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，系統(tǒng)管理器通過無線電消息來配置網(wǎng)絡(luò)棧和本地設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理器。每個(gè)設(shè)備由其本地配置消息來控制。雙模路由器的棧中的每一個(gè)由本地?？刂葡砜刂啤Ｓ捎陔p模路由器在兩個(gè)上層棧之間共享物理層和MAC層，因此WirelessHART和ISA100.11a系統(tǒng)管理功能協(xié)調(diào)這些層的配置。在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)上協(xié)調(diào)的網(wǎng)絡(luò)指派包括：16比特地址、圖形ID、源路由、網(wǎng)絡(luò)ID、超幀、信道跳序列、和時(shí)隙指派。安全性操作WirelessHART和ISA100.11a均具有DLL安全性功能和上層端對(duì)端安全性功能。ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)具有基于針對(duì)MAC而允許的IEE802.15.4選項(xiàng)的、針對(duì)DLL安全性的多個(gè)選項(xiàng)。雙模路由器要求ISA100.11a選擇使消息完整性校驗(yàn)開啟的選項(xiàng)。還期望使消息完整性校驗(yàn)字段為4八比特長度，以簡(jiǎn)化雙模路由器的操作。WirelessHART將端對(duì)端安全性加密和消息完整性校驗(yàn)功能置于網(wǎng)絡(luò)層中。對(duì)于ISA100.11a，它們?cè)趥鬏攲又小＿@對(duì)于中繼功能來說是不重要的，中繼功能僅涉及對(duì)分組進(jìn)行路由，而不涉及WirelessHART協(xié)議的目的地設(shè)備處理。中繼功能不對(duì)加密的WirelessHART分組有效載荷的完整性進(jìn)行解密或校驗(yàn)。加密的WirelessHART網(wǎng)絡(luò)層有效載荷和關(guān)聯(lián)的WirelessHART消息完整性校驗(yàn)字段是未被中繼功能改變而在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送的。當(dāng)雙模路由器接收到中繼分組時(shí)，該雙模路由器重構(gòu)WirelessHART網(wǎng)絡(luò)層，并將端對(duì)端加密分組及其消息完整性校驗(yàn)插入有效載荷中。優(yōu)選地，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)不共享任何密鑰，并且，密鑰管理可以組合或保持分離。網(wǎng)關(guān)操作WirelessHART和ISA100.11a定義了類似的網(wǎng)關(guān)功能。然而，網(wǎng)關(guān)使用不同的應(yīng)用層協(xié)議來與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信。如上所討論，WirelessHART使用命令/響應(yīng)協(xié)議，ISA100.11a使用基于端口、對(duì)象和屬性標(biāo)識(shí)符的協(xié)議。ISA100.11a允許在網(wǎng)絡(luò)中尋址多個(gè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備，而WirelessHART具有一個(gè)網(wǎng)關(guān)功能以及與網(wǎng)絡(luò)相連接的多個(gè)接入點(diǎn)。WirelessHART并不阻止廠商構(gòu)建冗余的分布式網(wǎng)關(guān)。其僅規(guī)定了網(wǎng)關(guān)具有公知地址以及網(wǎng)關(guān)在WirelessHART現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備看來像是一個(gè)設(shè)備。組合網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備與其本地網(wǎng)關(guān)對(duì)話。如果雙模路由器支持過程/控制應(yīng)用，則其被配置為與WirelessHART網(wǎng)關(guān)或ISA100.11a網(wǎng)關(guān)對(duì)話。所有網(wǎng)關(guān)應(yīng)用級(jí)通信對(duì)中繼功能都透明。ISA100.11a和WirelessHART網(wǎng)關(guān)通過高側(cè)(high-side)接口在廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上與過程和控制應(yīng)用進(jìn)行通信。在圖1和2中，高側(cè)接口處于門設(shè)備框的右側(cè)。WirelessHART系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為使HART7設(shè)備應(yīng)用能夠與WirelessHART網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信。該網(wǎng)關(guān)可以直接連接至WirelessHART網(wǎng)絡(luò)，或利用中間網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過接入點(diǎn)而連接。WirelessHART系統(tǒng)的接入點(diǎn)與ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)中的骨干路由器類似。在組合系統(tǒng)中，WirelessHART網(wǎng)關(guān)可以以多種方式連接。1.網(wǎng)關(guān)可以僅具有WirelessHART棧，因此，其需要與一個(gè)或多個(gè)雙模路由器對(duì)話。在這種情況下，WirelessHART網(wǎng)關(guān)在沒有任何修改的情況下操作，雙模路由器使ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)對(duì)WirelessHART網(wǎng)關(guān)透明。具有未修改的WirelessHART網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)在圖1中示出。2.網(wǎng)關(guān)可以合并雙模路由器。在這種情況下，網(wǎng)關(guān)直接位于ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上，其中繼功能將上層WirelessHART協(xié)議棧層連接至ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)層。3.網(wǎng)關(guān)可以是處于由一個(gè)或多個(gè)ISA100.11a骨干路由器服務(wù)的骨干網(wǎng)上的設(shè)備。該網(wǎng)關(guān)具有由骨干網(wǎng)定義的下層協(xié)議棧。骨干協(xié)議棧與中繼功能層相結(jié)合。中繼功能重構(gòu)網(wǎng)關(guān)的WirelessHART上層協(xié)議層所需的WirelessHART首部數(shù)據(jù)。該WirelessHART網(wǎng)關(guān)在圖2中的網(wǎng)絡(luò)中示出。4.網(wǎng)關(guān)可以是處于由一個(gè)或多個(gè)WirelessHART接入點(diǎn)服務(wù)的骨干網(wǎng)上的設(shè)備。在這種情況下，WirelessHART接入點(diǎn)是在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上傳輸中繼分組并在骨干網(wǎng)上傳輸WirelessHART消息的雙模路由器。雙模WirelessHART接入點(diǎn)使ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)對(duì)WirelessHART網(wǎng)關(guān)透明。5.WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)關(guān)被結(jié)合至具有雙協(xié)議棧的一個(gè)設(shè)備中。雙模路由器優(yōu)選地，雙模路由器是WirelessHART設(shè)備和ISA100.11a設(shè)備。其通過其中繼功能在網(wǎng)絡(luò)之間提供連接。優(yōu)選地，雙模路由器在WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)看來是正常的有路由能力的設(shè)備。組合的WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)需要至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器。大型網(wǎng)絡(luò)和/或魯棒網(wǎng)絡(luò)需要多于一個(gè)雙模路由器。優(yōu)選地，雙模路由器參與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)?？缭絎irelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)的一部分的圖形路由可以合并多于一個(gè)雙模路由器，作為ISA100.11a的入口點(diǎn)。由于當(dāng)大的WirelessHART分組進(jìn)入ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)時(shí)對(duì)其進(jìn)行分段，并且當(dāng)其離開時(shí)對(duì)分段進(jìn)行去除分段處理(defragment)，因此在圖形的ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)出口處僅可以存在一個(gè)雙模路由器。優(yōu)選地，雙模路由器具有單個(gè)無線電裝置，用于發(fā)送和接收來自WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)的分組。因此，該路由器必須在WirelessHART格式的分組與ISA100.11a格式的分組之間進(jìn)行區(qū)分。存在各種用于對(duì)分組進(jìn)行區(qū)分的方法。在一種方法中，雙模路由器具有16比特的范圍用于每個(gè)協(xié)議。其使用該范圍，基于MAC源地址字段，確定給定的無線數(shù)據(jù)分組是WirelessHART還是ISA100.11a。這是有效的，由于協(xié)調(diào)系統(tǒng)管理功能將地址指派給ISA100.11a和WirelessHART。地址范圍可以用于共享的或?qū)Ｓ玫逆溌贰Ｔ诹硪环N方法中，向WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)指派不同的PAN標(biāo)識(shí)符。然后，雙模路由器查看IEEE802.15.4MAC首部中的PANID字段，以辨別已接收到哪種類型的分組。優(yōu)選地，針對(duì)雙模路由器的WirelessHART和ISA100.11a協(xié)議棧，向雙模路由器指派分離的16比特地址或PAN標(biāo)識(shí)符以及64比特EUI。雙模路由器在發(fā)送WirelessHART分組時(shí)將WirelessHART16比特地址用作MAC源地址，并在發(fā)送ISA100.11a分組時(shí)將ISA100.11a16比特地址用作MAC源地址。使用作為MAC源地址的64比特EUI而發(fā)送的消息由已針對(duì)所有WirelessHART設(shè)備而指派給HART基金會(huì)的組織塊號(hào)來標(biāo)識(shí)。優(yōu)選地，雙模路由器參與WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)形成。雙模路由器必須進(jìn)行通告，并成為WirelessHART網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)鐘雙親。雙模路由器還針對(duì)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鄰居發(fā)現(xiàn)。發(fā)出通告分組，向加入設(shè)備給出足以發(fā)送加入請(qǐng)求和接收加入響應(yīng)的信息。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的格式和算法的細(xì)節(jié)不同，并且不需要協(xié)調(diào)這些細(xì)節(jié)。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備產(chǎn)生其通告消息，這些通告消息是通過所使用的不同的公知MIC密鑰來區(qū)分的。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，雙模路由器被配置為針對(duì)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通告，針對(duì)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送不同的通告。WirelessHART使用DLL保持生存(Keep-Alive)分組來發(fā)現(xiàn)鄰居并與鄰居保持聯(lián)系。WirelessHART設(shè)備查找從未知設(shè)備發(fā)送的分組以及保持生存消息，以保持鄰居表。在混合網(wǎng)絡(luò)中，使用WirelessHART密鑰的DLLMIC排除ISA分組。ISA100.11a具有類似的鄰居發(fā)現(xiàn)過程。ISA100.11a設(shè)備還使用DLLMIC密鑰將WirelessHART設(shè)備排除在被識(shí)別為鄰居的設(shè)備之外。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器保持分離的WirelessHART和ISA100.11a鄰居表。利用指派給任一標(biāo)準(zhǔn)的DLLMIC密鑰來校驗(yàn)在專用于該標(biāo)準(zhǔn)的鏈路上接收到的分組。如果鏈路被標(biāo)準(zhǔn)共享，則雙模路由器可以校驗(yàn)兩種密鑰或者交替其所挑選的密鑰。盡管嘗試兩種密鑰是優(yōu)選的，但雙模路由器對(duì)硬件和軟件進(jìn)行可能不能使所有設(shè)備都滿足的時(shí)間約束。針對(duì)共享信道交替密鑰并未阻止新鄰居的發(fā)現(xiàn)；其僅僅將該過程減慢。雙模路由器可以是在區(qū)域中發(fā)起WirelessHART網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。當(dāng)設(shè)備發(fā)起網(wǎng)絡(luò)時(shí)，其需要向其子女提供時(shí)隙時(shí)鐘并建立ASN。優(yōu)選地，雙模路由器從ISA100.11aTAI時(shí)鐘導(dǎo)出其ASN時(shí)鐘。協(xié)調(diào)系統(tǒng)管理功能以如下方式建立時(shí)鐘樹：從ISA100.11a時(shí)鐘源開始，向下經(jīng)過ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)，向外經(jīng)過雙模路由器，至WirelessHART網(wǎng)絡(luò)中。雙模路由器使用ISA100.11a的時(shí)鐘子女過程，從其ISA100.11a雙親得到TAI時(shí)鐘。然后，雙模路由器將TAI時(shí)間轉(zhuǎn)換為ASN時(shí)間，并將其傳播至WirelessHART子女。當(dāng)雙模路由器通過ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)加入系統(tǒng)管理器時(shí)，或者當(dāng)雙模路由器采用其根據(jù)其從其他WirelessHART設(shè)備收聽到的通告而得到的ASN時(shí)，雙模路由器將ASN設(shè)置為0。WirelessHART和ISA100.11a系統(tǒng)管理功能在雙模路由器的控制和監(jiān)視中進(jìn)行協(xié)作。協(xié)作系統(tǒng)管理功能可以通過以下操作而實(shí)現(xiàn)：設(shè)計(jì)組合系統(tǒng)管理功能；或者設(shè)計(jì)ISA100.11a系統(tǒng)管理器與WirelessHART系統(tǒng)管理器之間的API。每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)管理器功能對(duì)設(shè)備的協(xié)議棧的部分進(jìn)行配置和監(jiān)視。兩個(gè)管理功能之一控制共享的物理、MAC和中繼功能。在兩個(gè)系統(tǒng)管理功能之間對(duì)雙模路由器協(xié)議棧的分離管理和共享的部分進(jìn)行協(xié)調(diào)。雙模路由器向兩個(gè)系統(tǒng)管理器發(fā)送周期性和事件報(bào)告。與特定網(wǎng)絡(luò)的操作有關(guān)的報(bào)告被發(fā)送至關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)管理器。與設(shè)備有關(guān)的報(bào)告可以被發(fā)送至這兩個(gè)系統(tǒng)管理器，盡管一般地，一個(gè)管理器將負(fù)責(zé)管理全部設(shè)備。圖15是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙模路由器的示意圖。路由器50包括與天線54耦合的無線通信電路52，天線54可以是內(nèi)部或外部天線。優(yōu)選地，無線通信電路52包括在2.4GHz上工作的根據(jù)IEEE802.15.4的射頻通信電路。路由器50還包括與無線通信電路52和控制器58耦合的電源模塊56。電源模塊56被配置為將合適的操作功率提供給無線通信電路52和控制器58。電源模塊56可以是內(nèi)部電源，如電池或超級(jí)電容器，或者，電源模塊56可以被配置為接收和/或調(diào)節(jié)來自外部源的功率。外部源的示例包括但不限于：光電電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、熱發(fā)電機(jī)、基于振動(dòng)的發(fā)電機(jī)、過程通信環(huán)(如有線或FOUNDATIONTMFieldbus環(huán)/段)、或甚至110VAC。優(yōu)選地，控制器58是：微處理器，通過硬件、軟件或其組合而被配置為提供以上根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例闡述的各種功能。在路由器50將被安裝在“現(xiàn)場(chǎng)”的實(shí)施例中，這些實(shí)施例采用防爆外殼和/或本質(zhì)安全電路是有益的。在以下文獻(xiàn)中闡述了本質(zhì)安全需求的一個(gè)示例：APPROVALSTANDARDINTRINSICALLYSAFEAPPARATUSANDASSOCIATEDAPPARAUSFORUSEINCLASSI，IIANDIII，DIVISIONNUMBER1HAZARDOUS(CLASSIFIED)LOCATIONS，CLASSNUMBER3610，由工廠共同研究會(huì)(FactoryMutualResearch)于1998年10月發(fā)布。盡管本發(fā)明的實(shí)施例總體上提供了用于實(shí)現(xiàn)ISA100.11a與WirelessHART之間的互操作的具體配置參數(shù)和設(shè)備的細(xì)節(jié)和精確示例，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要保持互操作性就可以進(jìn)行改變。此外，盡管本文公開的實(shí)施例總體上提供了完整的互操作，但本發(fā)明的實(shí)施例還包括部分互操作，例如簡(jiǎn)單地對(duì)兩個(gè)區(qū)別網(wǎng)絡(luò)的時(shí)基進(jìn)行協(xié)調(diào)，使得即使分組不能穿越區(qū)別網(wǎng)絡(luò)，也可以增強(qiáng)沖突避免。此外，盡管關(guān)于雙模路由器總體上描述了本發(fā)明實(shí)施例，但也可以在包括可根據(jù)上述各個(gè)實(shí)施例而配置的合適無線電裝置和控制器在內(nèi)的任何設(shè)備中實(shí)現(xiàn)實(shí)施例。因此，可以在WirelessHART骨干網(wǎng)關(guān)、ISA100.11a骨干網(wǎng)關(guān)、ISA100.11a路由設(shè)備或任何合適設(shè)備中實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例。相信，本發(fā)明實(shí)施例提供了多個(gè)潛在的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)本發(fā)明的用于實(shí)現(xiàn)WirelessHART與ISA100.11a之間的兼容性的技術(shù)和參數(shù)設(shè)置并不顯著影響ISA100.11a協(xié)議的效率，并且它們促進(jìn)了對(duì)諸如信道和時(shí)隙之類的共享網(wǎng)絡(luò)資源的有效使用。此外，通過使ISA100.11a的模式與WirelessHART兼容，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，向用戶提供了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)、一個(gè)整合的管理功能、以及購買工作在整合的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上工作的WirelessHART或ISA100.11a設(shè)備的能力。整合的WirelessHART和ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)增加了可用于設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)資源并減小了干擾，這隔離了傳輸發(fā)生沖突時(shí)的系統(tǒng)體驗(yàn)。由于未對(duì)所發(fā)布的HART7標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改變，因此提供了后向兼容性。WirelessHART分組在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上的傳輸對(duì)WirelessHART設(shè)備和應(yīng)用透明。由于常規(guī)ISA100.11a設(shè)備在ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)上路由由雙模路由器中繼的WirelessHART分組，因此確保了ISA100.11a兼容性。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的中繼功能對(duì)ISA100.11a標(biāo)準(zhǔn)中記載的ISA100.11a網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)配置有效。最后，中繼功能并未對(duì)雙模路由器的硬件或處理器施加顯著的負(fù)擔(dān)。盡管參照具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行改變。