我們將網(wǎng)絡性能分析工具（Iperf）連到需要測試的接入器，并在Wi-Fi網(wǎng)絡上進行數(shù)據(jù)裝載。網(wǎng)絡電話（VoIP）采用的是思科7921IP電話和裝有聲音軟件的Intermec CK60移動通訊平臺。

    網(wǎng)絡統(tǒng)計是在802.15.4網(wǎng)絡上進行監(jiān)測的，Iperf網(wǎng)絡測試工具則用于檢測802.11b/g網(wǎng)絡的流量。lperf用戶端通過802.11g連接。我們定期監(jiān)測lperf數(shù)據(jù)的輸出，以判斷對802.11b/g網(wǎng)絡現(xiàn)有的帶寬的總體影響。

    我們選擇了3種頻道1、6、11在802.11b/g網(wǎng)絡中進行測試。802.15.4網(wǎng)絡中的設備數(shù)據(jù)更新頻率設置在每15秒（常規(guī)配置）。

    在測試期間，從802.15.4網(wǎng)關到802.11 b/g網(wǎng)格訪問點近似于1 m，從大多數(shù)802.15.4設備到任何地點為30 cm 至1 m。如此可以盡可能地創(chuàng)造最不利的測試環(huán)境條件下給定和已知的射頻特性。

測試結果

    802.11b/g對802.15.4.的影響。在整個測試過程中，802.15.4現(xiàn)場網(wǎng)絡的可靠性保持在100%。僅管802.11b/g的干擾引起一小部分的來自于802.15.4網(wǎng)絡設備信號的損失，但是艾默生的現(xiàn)場網(wǎng)絡具有一些功能（例如重新連接和路徑多樣性）可以抵沖這種損失，使整個數(shù)據(jù)的可靠性不至于受到太大影響。
    802.15.4對802.11b/g的影響。在基線測試期間不存在802.15.4通訊量時，802.11 b/g網(wǎng)絡（用Iperf進行監(jiān)視）的吞吐量在4 MB/s至8 MB/s范圍內變化；存在802.15.4通訊量時，吞吐量在整個測試期間也在此圍內變化。基于測試結果和已知的射頻干擾（重疊通道、輸出功率），測試802.11 b/g網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)吞吐量發(fā)生的絕大部分變化，很可能是由處于周圍環(huán)境中、但不屬于測試組成部分的其它802.11 b/g訪問點所引起的。

    在進行IP上聲音測試時，使用帶IP聲音應用程序和Cisco 7921電話的Intermec CK60便攜式計算機。在測試環(huán)境條件下，在802.15.4通訊量引入測試環(huán)境的整個測試過程中，未檢測出對音質有任何影響。

無線應用問題

    802.11 b/g對802.15.4的影響 － 任何在802.11 b/g網(wǎng)格訪問點不大于1 m范圍內的802.15.4設備，其路徑穩(wěn)定性影響取決于距離和應用帶寬。對數(shù)據(jù)包出錯率的影響為數(shù)據(jù)包出錯率 ＝ BWU * 20% 式中，BWU為802.11 b/g網(wǎng)格訪問點的應用帶寬，20%系數(shù)為經驗數(shù)據(jù)。

    例如，若802.11 b/g平均應用帶寬為20%（對于典型Wi-Fi網(wǎng)絡，這個數(shù)字屬于較高水平），則單個路徑穩(wěn)定性的影響為4%。這一數(shù)據(jù)包出錯率水平還不足以大到影響總體802.15.4網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)可靠性。這是因為網(wǎng)絡協(xié)議具有內置的自動重試功能，盡管造成使某些數(shù)據(jù)包遺失，但仍能保持非常高的數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。而且，路徑多樣性和通道跳躍功能有助于使這種干擾影響不復存在。

    以前進行的研究和測試表明：在802.11 b/g網(wǎng)格訪問點10 cm范圍內的靜態(tài)通道802.15.4設備受到明顯的影響，其原因在很大程度上應歸于802.11 b/g無線電的大功率輸出。但在Emerson Smart Wireless（智能無線）解決方案中并未發(fā)現(xiàn)，其原因是這項解決方案使用通道跳躍，以便在干擾周圍移動。“黑色列表”重疊通道是這次測試中未使用的一項技術，故設備未使用這些通道，這也是緩解問題的一種方法。

    802.15.4對802.11 b/g的影響 － 802.15.4網(wǎng)絡會對802.11 b/g網(wǎng)絡有影響，這個影響正比于其通道使用性。通道使用性是網(wǎng)絡中總帶寬應用和通道駐留時間的函數(shù)。通道使用性范圍從典型網(wǎng)絡0％一直到由線路供電設備組成的大型網(wǎng)絡100％不等。

    對于在802.11 b/g訪問點范圍內的每一臺設備，對吞吐量的最大可能影響為 802.11 b/g帶寬減少 = 25% * BWU * 4/15 式中，25%系數(shù)為經驗數(shù)據(jù)；4/15為1個802.11 b/g通道占用的802.15.4通道數(shù)量。接近802.15.4網(wǎng)關的帶寬應用可能近似于大型網(wǎng)絡的41％。41％這個系數(shù)來自在10 ms時間間隔內，可以產生最大尺寸數(shù)據(jù)包（128個字節(jié)）的2.4 GHz 802.15.4網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)率。

    假設802.11 b/g設備接近802.15.4/WirelessHART網(wǎng)關，則最不利影響為25% * 41％* 4/15 ＝ 2.73％，即減少20 Mbps（典型吞吐量）至19.45 Mbps。即使是對時間極其敏感的應用，如VolP通訊，這個減少幅度也可以忽略不計；且測試證明未出現(xiàn)性能下降現(xiàn)象。

    此項測試旨在描述在使用IEEE 802.11b/g設備和IEEE 802.15.4設備中，用戶可能遇到的最不利條件。在實際安裝中，不大可能這兩類網(wǎng)絡均大于40%帶寬應用。即使在此項測試的極端條件下，這兩類網(wǎng)絡也未發(fā)現(xiàn)明顯影響。由于進入網(wǎng)關的最大通訊量在較低功率水平（功率多樣性）上進行，在實際應用中已顯示對網(wǎng)絡並無影響。

總結
    無線技術的飛速發(fā)展已消除人們以前對過程運行中使用無線技術存有的任何疑慮。尤其是Emerson和Cisco的無線結構體系，如通道跳躍和網(wǎng)格網(wǎng)絡等，可以減少或防止802.11與802.15.4技術之間潛在的共存性問題。
 
    這種在實際條件下的結構體系測試證明：即使在極端應用條件下，共存性問題在事實上也是非常小的。從這些發(fā)現(xiàn)中可以得出下列結論：過程工業(yè)用戶可以完全相信這項技術一定能夠成功。實際上，可能會有許多充足的理由來開始設計新的無線技術應用。

    本文只涉及射頻兼容性，但其它問題，如安全性和網(wǎng)絡管理等，也是網(wǎng)絡設計應予關注的問題。Cisco和Emerson提出一個解決方案的范圍，涉及基于各種項目環(huán)境的這些問題。Cisco和Emerson還將發(fā)表白皮書，介紹工廠環(huán)境中無線網(wǎng)絡過程工業(yè)用戶的典型應用范例。若要求其它信息，請訪問www.EmersonProcess.com/SmartWireless，或與Emerson或Cisco銷售代表聯(lián)系。

參考文獻
[1] IEEE 標準802.15.4-2006，第15.4部分：小功率無線人員區(qū)域網(wǎng)絡（WPAN）的無線載體訪問控制（MAC）和物理層（PHY）技術條件

[2] IEEE 標準802.15.2-2003，第15.2部分：無線人員區(qū)域網(wǎng)絡與其它運行于未許可頻帶的無線設備之間的共存性

[3] Dust Networks，時間同步化網(wǎng)格協(xié)議（TSMP）技術概述，2006年6月20日
鏈接：www. dustnetworks.com/docs/TSMP_Whitepater.pdf

[4] WirelessHART技術規(guī)范

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