무선HART 프로토콜 소개
무선HART 표준
무선HART 통신 규격은 2008년 9월 국제전기기술위원회(IEC)로부터 공식 인정을 받아 산업용 무선 통신(IEC 62591)에 대한 IEC 국제 표준이 되었습니다. 이 규격은 실시간 공장 애플리케이션에서 신뢰성, 간섭 방지, 그리고 간섭 방지에 대한 공정 산업의 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 또한 보안, 네트워킹 유연성 및 호환성 요구 사항도 충족합니다.
무선HART 네트워크는 다양한 제조업체의 다양한 장치를 지원하며, 제품은 5가지 제품 유형으로 분류됩니다.
그림 1 무선HART 네트워크 장치 유형
• 현장 장비: 현장 감지 또는 실행 기능을 실현하는 기본 장비.
• 어댑터: 기존 수사슴 현장 장치에 연결하여 무선 통신 기능을 활성화합니다.
• 게이트웨이: 호스트 애플리케이션과 무선 네트워크의 구성원인 장치 간의 통신을 가능하게 합니다.
• 네트워크 관리자: 네트워크 구성, 네트워크 장치 간 통신 배열, 라우팅 테이블 관리, 무선 네트워크 상태 모니터링 및 보고를 담당합니다.
• 휴대용 장치: 플랜트 자산을 구성, 유지 관리 또는 제어하는 데 사용됩니다.
프로토콜 계층
무선HART 프로토콜 스택은 OSI 7계층 프로토콜 모델 아키텍처를 따릅니다. 물리 계층, 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층, 애플리케이션 계층이 포함됩니다.
그림 2 OSI 7계층 프로토콜 모델과 무선HART 프로토콜 구조 비교
물리 계층
무선HART 물리 계층은 기본적으로 IEEE 802.15.4-2006 2.4GHz DSSS를 기반으로 합니다. 이 계층은 신호 패턴, 신호 강도, 장치 감도와 같은 RF 특성을 정의합니다. WirelessHART는 2400~2483.5MHz의 자유 주의 주파수 대역에서 작동하며, 최대 250kbit/s의 데이터 전송 속도를 제공합니다. 이 주파수 대역은 16개의 채널로 나뉘며, 각 채널 번호는 11~26입니다. 두 인접 채널 간의 주파수 간격은 5MHz입니다.
데이터 링크 계층
무선HART 표준의 특징은 시간 동기화 기반 데이터 링크 계층입니다. 무선HART 데이터 링크 계층의 통신 시간 슬롯은 10ms로 엄격하게 정의되며, 충돌 방지 및 결정론적 통신을 지원하기 위해 티디엠에이 기술이 사용됩니다.
네트워크 계층과 전송 계층
네트워크 계층과 전송 계층은 네트워크 장치에 안전하고 안정적인 통신을 제공하기 위해 함께 작동합니다. 메시 네트워크 구조를 지원하기 위해 각 무선HART 장치는 다른 장치로 데이터를 전달해야 합니다.
애플리케이션 계층
애플리케이션 계층은 무선HART 표준의 최상위 계층으로, 다양한 장치 명령, 응답, 데이터 유형 및 상태 보고서를 정의합니다. 무선HART 표준에서 장치와 게이트웨이 간의 통신은 명령과 응답을 기반으로 합니다. 애플리케이션 계층은 메시지 내용 분석, 명령 번호 추출, 지정된 명령 실행 및 응답 생성을 담당합니다.
보안 아키텍처
무선HART 네트워크는 보안 네트워크 시스템입니다. WirelessHART의 스코틀랜드 사람 계층과 네트워크 계층은 모두 보안 서비스를 제공합니다. 스코틀랜드 사람 계층은 순환 중복 검사(CRC)와 메시지 무결성 코드(마이크)를 결합하여 홉 간 데이터 무결성 서비스를 제공합니다. 송신자와 수신자 모두 씨씨엠 모드와 AES-128 블록 암호화 알고리즘을 사용하여 MIC를 생성하고 검증합니다. 네트워크 계층은 다양한 키를 사용하여 종단 간 암호화 및 데이터 무결성 서비스를 제공합니다. 무선HART 보안 시스템은 네 가지 키를 정의합니다.
• 네트워크 키가 없는 경우 공개 키를 사용하여 스코틀랜드 사람 계층 MIC를 생성합니다.
• 네트워크 키는 모든 네트워크 장치에서 공유되며 네트워크 장치가 스코틀랜드 사람 계층에서 MIC를 생성하는 데 사용됩니다.
• 네트워크 액세스 키는 각 네트워크 장치마다 고유합니다. 장치가 네트워크에 연결되면 네트워크 관리자는 네트워크 액세스 키를 사용하여 네트워크 액세스를 신청하는 새 장치를 인증합니다.
• 세션 키는 네트워크 관리자가 생성합니다. 세션 키는 두 네트워크 장치 간의 종단 간 연결에 고유하며 종단 간 암호화 및 데이터 무결성 서비스를 제공하는 데 사용됩니다. 세션 키는 유니캐스트 키와 브로드캐스트 키로 구분할 수 있습니다.
무선HART 시리즈 제품
마이크로사이버의 스마트 무선 제품은 프로세스 자동화에 중점을 둔 무선HART 무선 기술을 사용합니다. 이 기술은 자가 구성 네트워크, 자가 복구, 저전력 소모, 데이터 암호화 등의 특징을 갖추고 있어 안정적인 작동과 유연하고 빠른 설치를 보장합니다. 당사의 무선 모듈, 무선 게이트웨이, 무선 어댑터, 무선 온도 트랜스미터 및 기타 제품을 통해 복잡한 산업 현장의 데이터 수집, 프로세스 모니터링, 장비 운영, 유지보수 및 진단을 신속하게 구현할 수 있습니다. 마이크로사이버의 스마트 무선 제품은 국내 최종 고객에게 선호되는 산업용 무선 통신 솔루션으로 자리매김했습니다. 국제적으로 유명한 기업들도 협력 대열에 합류하여 석유화학, 전력, 야금, 기계 제조 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.
산업용 인터넷 접속 지점
마이크로사이버는 산업용 사물인터넷 제품의 연구 개발, 생산, 판매 및 통합 적용에 전념하고 있습니다.
마이크로사이버는 중국 최초의 필드버스 프로토콜 스택이자 세계에서 세 번째로 국제 인증을 통과한 제품이며, 중국 최초의 필드버스 계측기로 국제 인증을 통과한 제품이며, 중국 최초의 네트워크 제어 시스템 시범 적용 제품이며, 중국 최초의 국제 인증을 통과한 기능 제품이며, 중국 최초의 무선 수사슴 제품이기도 합니다.
마이크로사이버는 산업용 사물인터넷(사물인터넷) 및 산업 자동화 분야의 주요 국가 과학기술 프로젝트의 주요 사업 단위 중 하나입니다. 지난 몇 년간 우리는 여러 주요 국가 과학기술 프로젝트, 국가 첨단기술 연구개발 계획(863 계획), 지능형 제조 장비 개발, 특별 프로젝트 및 기타 국가 과학기술 계획을 수행해 왔습니다.
마이크로사이버는 기술 역량, 기술 성과, 기술 보유에 대한 풍부한 경험을 축적하였으며, 강력한 R&D 팀을 갖추고 회사 제품의 지속 가능한 발전을 보호합니다.
