[發明專利]無線通信系統和方法、以及無線接入點裝置

有效

• 申請號: 201310060466.6
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103297246A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 吉田良夫;季原則明
• 申請（專利權）人: 橫河電機株式會社
• 主分類號: H04L12/10
• 分類號: H04L12/10;H04B3/54;H04W88/08
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 陳源;李銘

技術領域

本發明涉及無線通信系統、無線通信方法、以及無線接入點裝置。

要求于2012年2月28日提交的日本專利申請第2012-041263號、于2012年11月21日提交的日本專利申請第2012-255203號的優先權，它們的內容通過引用并入本文。

背景技術

本申請中下面將引用或識別的所有專利、專利申請、專利公開、科技文獻等的全部內容將通過引用并入本文，以更加充分地描述本發明所屬領域的狀態。

通常，在工業企業和工廠等中構建分布式控制系統（DCS）。在這些DCS中，用于執行高級自動操作的稱作現場裝置的現場儀器（諸如測量儀器和操作機器）和控制這些儀器的控制單元經由通信裝置連接在一起。形成這種類型的分布式控制系統的基礎的多數通信系統是通過布線進行通信的通信系統，然而，近年來，已經開發出了基于工業無線通信標準（諸如ISA?100.11a和無線HART（注冊商標）進行無線通信的系統。

廣義上講，利用能夠進行無線通信的現場裝置（即無線現場裝置）、無線接入點裝置、和控制裝置構成基于前述工業無線通信標準的通信系統。無線接入點裝置是這樣的裝置：其經由通信線路連接至控制單元、安裝在允許其與無線現場裝置進行無線通信的位置、并且對在無線現場裝置和控制單元之間交換的各種數據進行中繼。控制單元是這樣的裝置：其通過經由無線接入點裝置與無線現場裝置發送和接收各種數據（例如，測量數據和控制數據）來控制無線現場裝置。

在基于前述ISA?100.11a的通信系統中，無線現場裝置和無線接入點裝置之間的數據傳輸速度設置為例如250kbps（比特每秒）。由于無線接入點裝置通常與多個無線現場裝置進行無線通信，因此必須將無線接入點裝置與控制單元之間的數據傳輸速度設置為比無線現場裝置和無線接入點裝置之間的數據傳輸速度（250kbps）快的速度。由于此，無線接入點裝置和控制單元經由高速通信線路（諸如以太網（注冊商標）線纜）連接在一起。

在Yokogawa?Technical?Report?Vol.53,no.2,2010中由Shuji?Yamamoto和其他兩人著的“Field?Wireless?Solution?Based?on?ISA?100.11a?to?Innovate?Instrumentation”中公開了其中可基于前述的ISA?100.11a進行無線通信的無線通信系統的示例。日本未審查專利申請、首次公開第2005-244830中公開了一種其中數據的發送和接收、以及供電都經由以太網（注冊商標）線纜實現的系統。日本未審查專利申請、首次公開第2006-148593號公開了其中可經由電力線進行數據的發送和接收的電力線通信（PLC）系統的示例。

通常，盡管將無線現場裝置安裝在危險位置（諸如使用易燃氣體的區域）中是很普通的，但是控制單元通常遠離危險位置而安裝在非危險位置（即，不使用易燃氣體等的安全區域）中。由于上述無線接入點裝置需要維護其自身和無線現場裝置之間的無線傳輸質量，因此無線接入點裝置不能安裝在距離無線現場裝置超過幾百米的位置處，并且無線接入點裝置經常最終變成安裝在與無線現場裝置具有相同危險等級的位置處。

此處，利用標準規定以太網（注冊商標）線纜的最大長度。例如，在10Base-T和100Base-T標準中，線纜的最大長度規定為100米。為此，如果危險位置和安裝在非危險位置處的控制單元之間的距離接近幾百米，則連接至以太網（注冊商標）線纜的無線接入點裝置非常可能位于危險位置處。然而，如果危險位置和安裝在非危險位置處的控制單元之間的距離接近幾千米，則連接至以太網（注冊商標）線纜的無線接入點裝置不可能位于危險位置處，并且無線現場裝置和無線接入點裝置之間的距離最終變為幾千米，從而出現變得不能在無線現場裝置和控制單元之間進行通信的問題。

此處，盡管在安裝轉發器的情況下可以延長無線接入點裝置和控制單元之間的布線長度，但是這會出現需要安裝轉發器而引起花費的成本增加相應量的問題。當使用日本未審查專利申請、首次公開第2005-244830號公開的、能夠發送和接收數據以及供電的以太網（注冊商標）線纜時，也存在這樣的情況。

此外，在采用光纖的以太網（注冊商標）中，可以在不必使用轉發器的情況下將無線接入點裝置和控制單元之間的布線長度延長至幾千米的范圍。然而，在采用光纖的以太網（注冊商標）中，需要提供光轉換器以將電信號轉換成光信號，以及提供布線以給光轉換器供電。結果，出現不僅功耗增加而且成本上升的問題。

發明內容