[发明专利]无线通信系统和方法、以及无线接入点装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统、无线通信方法、以及无线接入点装置。

要求于2012年2月28日提交的日本专利申请第2012-041263号、于2012年11月21日提交的日本专利申请第2012-255203号的优先权，它们的内容通过引用并入本文。

背景技术

本申请中下面将引用或识别的所有专利、专利申请、专利公开、科技文献等的全部内容将通过引用并入本文，以更加充分地描述本发明所属领域的状态。

通常，在工业企业和工厂等中构建分布式控制系统（DCS）。在这些DCS中，用于执行高级自动操作的称作现场装置的现场仪器（诸如测量仪器和操作机器）和控制这些仪器的控制单元经由通信装置连接在一起。形成这种类型的分布式控制系统的基础的多数通信系统是通过布线进行通信的通信系统，然而，近年来，已经开发出了基于工业无线通信标准（诸如ISA 100.11a和无线HART（注册商标）进行无线通信的系统。

广义上讲，利用能够进行无线通信的现场装置（即无线现场装置）、无线接入点装置、和控制装置构成基于前述工业无线通信标准的通信系统。无线接入点装置是这样的装置：其经由通信线路连接至控制单元、安装在允许其与无线现场装置进行无线通信的位置、并且对在无线现场装置和控制单元之间交换的各种数据进行中继。控制单元是这样的装置：其通过经由无线接入点装置与无线现场装置发送和接收各种数据（例如，测量数据和控制数据）来控制无线现场装置。

在基于前述ISA 100.11a的通信系统中，无线现场装置和无线接入点装置之间的数据传输速度设置为例如250kbps（比特每秒）。由于无线接入点装置通常与多个无线现场装置进行无线通信，因此必须将无线接入点装置与控制单元之间的数据传输速度设置为比无线现场装置和无线接入点装置之间的数据传输速度（250kbps）快的速度。由于此，无线接入点装置和控制单元经由高速通信线路（诸如以太网（注册商标）线缆）连接在一起。

在Yokogawa Technical Report Vol.53,no.2,2010中由Shuji Yamamoto和其他两人著的“Field Wireless Solution Based on ISA 100.11a to Innovate Instrumentation”中公开了其中可基于前述的ISA 100.11a进行无线通信的无线通信系统的示例。日本未审查专利申请、首次公开第2005-244830中公开了一种其中数据的发送和接收、以及供电都经由以太网（注册商标）线缆实现的系统。日本未审查专利申请、首次公开第2006-148593号公开了其中可经由电力线进行数据的发送和接收的电力线通信（PLC）系统的示例。

通常，尽管将无线现场装置安装在危险位置（诸如使用易燃气体的区域）中是很普通的，但是控制单元通常远离危险位置而安装在非危险位置（即，不使用易燃气体等的安全区域）中。由于上述无线接入点装置需要维护其自身和无线现场装置之间的无线传输质量，因此无线接入点装置不能安装在距离无线现场装置超过几百米的位置处，并且无线接入点装置经常最终变成安装在与无线现场装置具有相同危险等级的位置处。

此处，利用标准规定以太网（注册商标）线缆的最大长度。例如，在10Base-T和100Base-T标准中，线缆的最大长度规定为100米。为此，如果危险位置和安装在非危险位置处的控制单元之间的距离接近几百米，则连接至以太网（注册商标）线缆的无线接入点装置非常可能位于危险位置处。然而，如果危险位置和安装在非危险位置处的控制单元之间的距离接近几千米，则连接至以太网（注册商标）线缆的无线接入点装置不可能位于危险位置处，并且无线现场装置和无线接入点装置之间的距离最终变为几千米，从而出现变得不能在无线现场装置和控制单元之间进行通信的问题。

此处，尽管在安装转发器的情况下可以延长无线接入点装置和控制单元之间的布线长度，但是这会出现需要安装转发器而引起花费的成本增加相应量的问题。当使用日本未审查专利申请、首次公开第2005-244830号公开的、能够发送和接收数据以及供电的以太网（注册商标）线缆时，也存在这样的情况。

此外，在采用光纤的以太网（注册商标）中，可以在不必使用转发器的情况下将无线接入点装置和控制单元之间的布线长度延长至几千米的范围。然而，在采用光纤的以太网（注册商标）中，需要提供光转换器以将电信号转换成光信号，以及提供布线以给光转换器供电。结果，出现不仅功耗增加而且成本上升的问题。

发明内容