ГОСТ Р МЭК 62657-2-2016 Сети промышленной коммуникации. Беспроволочные коммуникационные сети. Часть 2. Обеспечение совместимости (Переиздание)

     4.1 Общие положения

4.1.1 Общие сведения

Беспроводная связь в автоматизации промышленного производства способствует осуществлению производственных процессов более экономически эффективно, гибко и надежно, а также позволяет реализовывать новые концепции автоматизации. Приложения автоматизации обычно предъявляют более жесткие требования к надежности и способности беспроводной связи работать в режиме реального времени, чем приложения в домашнем и офисном домене.

Благодаря этим требованиям используются различные системы беспроводной связи. Вполне вероятно, что в одном месте могут одновременно работать несколько систем беспроводной связи.

В связи с тем, что эти системы беспроводной связи работают совместно в одной среде, то в течение всего периода эксплуатации предполагается возникновение помех. Это влияет на надежность и способность работать в режиме реального времени. Настоящий стандарт предназначен помочь определить потенциальные риски и рекомендовать меры по контролю за этими рисками в зависимости от требований приложения автоматизации.

Настоящий стандарт предназначен проектировщикам и лицам, отвечающим за производственные и обрабатывающие промышленные предприятия, специалистам автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП), которым необходимо внедрить и запустить системы беспроводной связи на оборудовании и промышленных предприятиях, а также поставщикам технологий в области промышленных беспроводных систем связи. В частности, настоящий стандарт для обмена информацией между инженерами по автоматизации и радиотехниками.

Настоящий стандарт также показывает, что чаще всего совместимость нескольких систем беспроводной связи и одновременно эффективная обработка частотного диапазона в качестве ограниченного ресурса осуществима при условии выбора правильного подхода с учетом соответствующих требований. Для того чтобы добиться этого, необходим процесс, в котором учтены все аспекты совместимости систем беспроводной связи во время проектирования, пуско-наладки и эксплуатации, а также технического обслуживания.

Данный процесс, называемый обеспечением совместимости технологий беспроводной связи, является предметом настоящего стандарта.

Сопутствующие действия и решения служат для соблюдения заявленных предельных значений для приложения на протяжении всего периода эксплуатации промышленного предприятия.

Данный процесс может быть более или менее сложным, в зависимости от актуальности требований, относящихся к беспроводной связи для конкретного промышленного предприятия. Степень сложности зависит, помимо иных аспектов, от характеристик приложения, используемого каждой технологией беспроводной связи (например, контроль с жесткими требованиями работы в реальном времени), а также количества и расположения нескольких беспроводных систем связи (мешают ли они потенциально друг другу?). Если беспроводные системы не мешают друг другу, требования предъявляются к системе беспроводной связи, потребуется меньшее усилие для совместимости технологий беспроводной связи, чем в случае, когда система беспроводной связи является частью управляющего приложения со строгими требованиями к работе в реальном времени. Однако рекомендуется строго учитывать, что дополнительные системы беспроводной связи могут быть внедрены позже или что требование к существующей системе беспроводной связи может измениться в будущем (например, в результате дополнительных приложений). Проект промышленного предприятия должен гарантировать, что применяемые меры по обеспечению совместимости отвечают требованиям системы беспроводной связи. Состояние совместимости характеризуется удовлетворением предельных значений соответствующих параметров для всех беспроводных приложений в рассматриваемой зоне. Состояние совместимости осуществляется с помощью соответствующих действий при планировании и эксплуатации. Поэтому совместимость не является статическим атрибутом технологии беспроводной связи, а состоянием на протяжении всего срока эксплуатации промышленного предприятия. Существует возможность оставить это состояние временно или постоянно в связи с определенными событиями. Предельные значения параметров определяются приложением автоматизации, в котором осуществляется беспроводная связь. Это также означает, что обеспечение совместимости должно быть оценено и устроено концептуально и в полном соответствии с приложением автоматизации.

Если причиной превышения предельных значений является разрешенная радиосистема вне зоны ответственности и контроля специалиста по обеспечению совместимости, то специалист по обеспечению совместимости должен принять срочные меры, чтобы этим радиосистемам не мешали промышленные беспроводные системы связи.

Пример - Для достижения соответствия промышленных беспроводных технологий связи широкополосному фиксированному беспроводному доступу (BFWA) в диапазоне от 5725 до 5875 MHz в Европе (канал доступа BFWA может находиться под воздействием в радиусе вокруг систем промышленной беспроводной связи от 3 до 10 км) эффективным способом была бы установка дополнительной антенны обратного приема на крыше промышленного предприятия для того, чтобы обнаружить BFWA сигнал и немедленно прекратить использование этого диапазона за пределами нормального энергетического уровня.

Такая антенна будет иметь преимущество с точки зрения более благоприятных условий распространения на канал воздействия и возможности выбрать антенну с большим усилением для считывания.

С общей точки зрения, совместимости двух или более решений беспроводной связи можно добиться за счет ортогональной передачи сигналов, идущих из разных источников.

Существуют три уровня возможного обеспечения совместимости, где самый низкий уровень является менее эффективным:

- неавтоматизированное обеспечение совместимости (самый низкий уровень);

- автоматизированное несовместное обеспечение совместимости на основе показателей;

- автоматизированное совместное обеспечение совместимости на основе показателей (самый высокий уровень).

Автоматизированные и автоматические технические средства и алгоритмы, на которых они основаны, подразделяются на две широкие категории: совместные и несовместные.

4.1.2 Неавтоматизированное обеспечение совместимости

В случае неавтоматизированного обеспечения совместимости специалист по обеспечению совместимости (см. 7.2.1) должен определить четкое планирование решений беспроводной связи, предназначенное для предотвращения перекрытий передачи сигнала. Специалист обязан вручную принять меры, чтобы отреагировать на модификации (незначительные отклонения), изменяющие состояние беспроводной совместимости. Это самый простой метод обеспечения, особенно если вовлечено несколько беспроводных решений с различными технологиями и от нескольких производителей или если существует необходимость управлять несколькими частотными диапазонами. Однако, возможности неавтоматизированного обеспечения совместимости ограничиваются, если какие-либо параметры обеспечения совместимости не могут быть настроены.

4.1.3 Автоматизированное несовместное обеспечение совместимости на основе показателей

При автоматизированном несовместном обеспечении совместимости различные системы беспроводной связи не способны к обмену информацией. Данные системы полностью независимые и опираются только на обнаружение и измерение (оценку) помех. Иными словами, каждая задетая система беспроводной связи классифицирует поведение задевающих систем и таким образом пытается приспособить свое собственное поведение к новой предполагаемой обстановке. По этой причине несовместные технические средства являются более универсальными, но менее эффективными, чем совместные.

Например, несовместные алгоритмы динамически модифицируют стратегии связи (например, диапазон частоты, планирование временного интервала/пакетов и т.д.) в зависимости от некоторых показателей, способных установить, достаточно ли хорошее качество связи или нет.

Примечание - Некоторые из данных показателей описаны в IEEE 802.15.2 [17].

4.1.4 Автоматизированное совместное обеспечение совместимости на основе показателей

При автоматизированном совместном обеспечении совместимости различные системы беспроводной связи способны к обмену информацией.

Предпосылкой для совместного обеспечения совместимости для беспроводных систем связи, использующих различные технологии, предоставляемые несколькими поставщиками, является то, что среди этих решений доступен общий стандартный канал связи.

Автоматизированное совместное обеспечение совместимости может привести к некоторым ограничениям на выбранном оборудовании, поскольку, например, совместные методы обычно выполняются с помощью централизованного арбитратора/планировщика. Обмененная информация позволяет каждой задетой беспроводной системе связи эффективно подстраивать свое поведение к новой реальной обстановке, с учетом требований своей программы и программ других систем беспроводной связи. Эти динамические изменения могут влиять на детерминизм или надежность связи и, следовательно, не подходить для различных приложений автоматизации.