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网状网络的讨论
在这一章中，我们对网络上的选题进行了深入的探讨。它们被分为设备生命周期、路由、主机通信、网络管理、冗余、可扩展性、电池消耗、互操作性和不必要的访问。主题被列为章节标题。
1.1 一个WielsHART网格的诞生
当网关和网络管理器启动时，WielsHART网络诞生；当第一个接入点发送第一个广告消息时，网络对外部世界是活跃的。技术上，网关启动与网络管理器的第一次通信请求配置。所以网络管理者是网络中第一个活下来的。
实际上，WielsHART网络诞生于0 ASN，它是在第一AP上确定的，它是所有设备的原始时间源。网络管理器、网关和AP之间的通信不是无线的，可以是专有的。因此，当第一个AP将其ASN设置为0时，完全符合供应商的实现，但是网络管理器应该记录该事件的真实世界时间。
一旦第一个广告消息通过空中传送，网络就开始存在，其他设备可以加入。
（ASN值有5个字节，可持续3个多世纪（＞348年），无溢出现象。）
1.2 网络中的设备生命周期
WielsHART设备的第一个可能也是最困难的事情是成功地加入网络。它首先应该在所有物理信道上搜索广告消息，并与网络同步。然后启动连接进程，它通过代理设备与网络管理器进行多个消息交换。在完全由网络管理器配置之后，它可以在工厂中执行它的职责。
（规范定义了每个层之间的API，但它并不规范设备加入过程中的API。它是堆栈内部的，可以用不同的方式实现。）
接下来我们更详细地讨论每一个步骤。在下面我们可以看到，连接过程完全由网络管理器控制，这使得一个好的和一个差的连接体验之间的所有差异。
1.2.1预配置新设备
新设备必须用连接密钥和网络ID预先配置。在该区域中可能有一个以上的WielsHART网络。该设备需要网络ID来知道要加入哪一个。该设备还需要第一个密钥来加密初始消息。初始消息包括设置要使用的密钥的其余部分，这些密钥必须在新设备和网络管理器之间得到保护。命令963（写会话）可以用来配置连接密钥；命令773（写网络ID）可以用来设置网络ID。虽然两者都是无线命令，但是它们可以通过FSK调制解调器发送到设备，就像有线HART命令一样。
还需要指示一个新的设备在启动时自动启动连接PROCEDE。这是用命令771（强制连接模式）实现的。还可以预先配置一个设备，以说明进程数据是如何发布的。这是用一组常用的命令（HCFX SPEC-127）实现的。此外，如果我们在末尾发送命令109（突发模式控制），则可以启用。该设备在加入后自动启动发布过程数据。
1.2.2网络设备广告
在网络侧，需要不断发送新的设备与网络同步的广告消息，并提取所有的连接相关信息。网络中的任何设备都可以传输广告，它指示新设备可以如何通过该设备加入。广告信息包含以下信息：
(1)当前全ASN号
(2)接受新设备的能力等级的4位连接优先级。优先级值基于4个因素，网关的跳数、信号强度、电池电量、子孙数量。这可能是这四者的加权总和。
(3)关于使用信道的信道图
(4)图ID应该是设备用来向网络管理器发送消息的图表
(5)超帧及其连接链路。广告设备的发送连接链路应该专门用于设备发送。它用于发送广告验证、加入新设备的回复、在新的设备上写入超帧/链接以及配置超帧/链路之前的其他命令。AdviTISE设备的接收连接链路应该是专用的设备来接收。它被用来接收连接请求、对连接应答的响应，以及在超帧/链路之前配置的其他命令。
(可以在任何传输链路上发送广告消息。这可能加速新设备加入网络。)
所有这些都由网络管理器配置和控制。网络管理器使用命令795（写入定时器间隔）将广告间的VAL写入设备。0的值意味着尽可能多的广告；0xfffffffff的值意味着停止广告。
并非所有设备中的超帧都包含连接链接；然而，在广告MSG中，设备被设置为没有连接链接的超帧。不配置任何连接链接可能无法阻止设备传输广告。
公共密钥在数据链路层用于广告消息，因为监听它们的新设备不知道网络密钥。
(WielsHART标准已经指定了数据链路层规范中的网络ID值的范围和目的)
1.2.3新设备同步
新设备将持续地在物理信道上监听一段时间，然后继续到下一个信道，直到所有信道耗尽，或者开始连接。如果接收到广告消息，则将知道活动频道，并且新设备将跳过监听黑名单频道。新设备同步化。
(统计上，由于信道跳频机制，在超时之前，设备可能没有听到广告消息。首先，广告可能永远不会在某些活动频道上传播。另一方面，当一个设备在一个频道上收听时，广告可以在其他频道上传送。在网络形成阶段，特别是用APS或其他主流设备来进行广告宣传是非常重要的。)
一旦从同一网络接收到一个消息而不是确认消息，该设备将尝试同步。它不能与广告消息同步，该广告消息的传输时间取决于所确认的消息的不同大小。
在新的广告中只保存广告消息的信息，接收到的其他消息用于统计发送设备的邻居通信质量。
1.2.4连接请求
一旦设备接收到广告消息，它就可以开始请求加入。可能有不止一个设备允许加入请求，对于这种情况，新设备必须根据某些标准选择最佳候选。
新设备选择具有最高信号强度的设备并加入优先级以请求加入。信号强度应优先考虑。
连接请求包含响应格式、命令0（报告邻居信号级别）、命令20（读取长标签）和命令787（报告邻居信号级别）的三个命令。它们用连接密钥加密，这在安全控制字节中指示。因此，任何节点接收它都知道它是一个连接请求。它表示为图形路由，并从广告消息中复制图形ID。在数据链路层，使用公钥。
命令787包括新设备所考虑的相邻设备的列表，这些设备是很好的候选连接。实际接收连接请求的设备现在被视为代理设备。连接请求将在连接链接上发送。因此，代理的数据链路层识别并转发到它的网络层。代理必须使用它自己的路由路径来转发它，但是不能修改用于加密的网络报头。这就是为什么新设备必须使用代理的图形ID，并且代理必须有一个到网络管理器的图形路由。如果设备仅具有配置到网络管理器的源路由，则它不必发布广告以请求加入设备。
一旦连接请求在数据链路层被确认，新的Device将准备好发送保持活消息，如果需要的话，与网络保持同步。取决于连接进程在何处，保持生存可以使用连接链接；这些保持别名还必须使用公钥。
（一旦准备好，新设备必须在发送连接请求之前等待长达2分钟的随机时间。许多新设备可能会与代理同时参与竞争。）
1.2.5 加入应答
网络管理器应该事先知道设备使用的连接密钥。该消息通过此密钥进行身份验证。网络管理器也可以预先知道设备的ID，在这种情况下，其他设备将不被允许加入。该设备的长地址可以由COM和0响应中的信息形成；网络管理器还可以通过将所形成的长地址与消息的网络报头进行比较来检查连接请求消息的合法性。
一旦新设备被认证为加入，网络管理器将返回联接应答消息。连接应答包含三个命令，命令961（写网络密钥），962（写设备昵称地址），和963（写SESS-SiON）。连接应答实际上不是一个响应，而是一个请求命令，新设备将响应该请求命令返回。
加入应答是代理路由。网络管理器选择加入请求中的In命令787中的一个设备，并以此作为代理来构造联接应答。消息实际上是发送给代理的，就像代理是DES任务一样。代理检测消息中的代理位并在联接链路上重传它。
（由网络管理器选择的用于加入应答的代理可能与新设备发送加入请求的代理不同。毕竟，网络管理器甚至不知道发送连接请求的哪个设备。）
新设备应该保持它在命令787中列出的所有邻居设备的所有连接链接。从连接应答中，新设备获得短地址，并将使用它，甚至包括在响应连接重接时。
（除了与手持机相关的消息外，长地址仅用于连接请求和联接应答消息中。）
新设备也立即使用密钥。在对连接重接的响应中，它使用数据链路层的网络密钥和命令响应的单播会话密钥。隐含连接会话结束，连接键不再使用，直到下一个连接。
此时，装置被连接。一个有趣的观察是，密钥、超帧和链路配置命令必须转发给应用程序层，然后再写入网络层。网络层不知道连接是否完成，直到应用层告诉它。
在连接链路上监听的设备应准备使用公钥或网络密钥接收消息。当代理在连接链路上接收到消息时，它可以是公共密钥连接请求，或者是网络密钥响应以重新连接。当一个新设备在连接链路上接收到消息时，它可以是公共密钥连接应答，或者是用于编写超帧/链路的网络密钥。这就是为什么DLPDU说明符中的关键位是重要的，它指示在MES SAGE中使用哪一个键。然而，在大多数情况下，接收方可以猜测从其他相关信息中重新使用的密钥中使用了哪个密钥。
1.2.6 更多配置
写超帧和链接
在新设备被配置为其自身的正常链路之后，不再需要使用连接链路进行通信，不再使用代理路由，并且术语代理不再存在。事实上，代理路由的唯一时间是在加入ReQuess之后和配置正常链接之前。一旦接收到单播传输链路，新设备将停止使用连接发送链路；一旦接收到单播接收链路，新设备将停止使用连接接收链路。在这两种类型的链接被配置之后，新设备还应该删除从广告消息中派生出来的超帧，如果它们还没有被网络管理员配置。建议在联接应答后的第一条消息是写入超帧和链接，这是除了代理路由之外加入连接的唯一消息。在另一个方向上，只有加入请求和对连接应答的响应是由代理特别路由的。
网络管理器根据连接请求中提供的NEO-BOR列表配置新的设备链接。新设备可以配置为使用其他设备作为通信邻居。代理不是新设备的唯一连接邻居。在极端情况下，新设备和代理可能不具有任何配置在其之间的链路。
向网络管理器写入路由
在配置到网络管理器的路由之前，新设备构造默认的图形路由，其ID是来自广告消息的ID，并且其转发邻居是代理。一旦网络管理器用路由配置新设备，就必须删除默认设备。
写入时间参数
网络管理器还必须为具有命令971（写入邻居属性标志）的新设备配置时间源，这可能不是代理。
为了使新设备能够对数据或事件进行时间戳，网络管理器还应使用命令793（写入UTC时间映射）将全局时间写入到它。
编写网关会话和路由
当网络管理器控制网络时，设备通过网关执行任务。准备完全参与网络的设备的最后阶段是向接入设备提供网关会话、网关路由和图形信息。
1.2.7 网络中的保存
一旦在网络中，设备必须采取行动留在网络中。这是通过每次消息交换发生的同步来实现的。通过网络管理器根据所有设备收集的邻居健康信息，通过恒定的网络调整来实现。
出于安全目的，网络管理器也周期性地更改密钥。此时还可以更改连接键，这将在下一个连接中生效。
1.2.8 断开
在网络的生命周期中，有时必须从网络中连接设备。设备、网络管理器或手持设备可以使断开连接。网络管理器可以向设备发送一个断开命令960。或者，一个设备可以通过向所有链接邻居发送数据链路层断开消息来主动断开连接。此消息在数据链路层内处理；邻居应间接向健康管理报告告知网络管理器。一个设备也可能会死亡，在这种情况下，它的邻居会向网络管理器报告丢失的通信，后者推断它是DIS连接的。
1.2.9 重新加入
一旦设备失去同步，就必须重新加入。最初的规范版本7提供了一种重新保持状态，在该状态下，设备保持整个CON形状，并且可以快速返回。这一点后来被简化了。一旦设备失去同步，它的整个配置被移除，并且网络认为它已经死了。该设备应该再次尝试加入，好像这是第一次。
1.3 路由
网状网络是将数据从源传输到接收器，称为路由。路由数据有很多方法，每种方法都有不同的用途。目标是可靠地按时交付数据。WielsHART提供源路由、图形路由和超帧路由。当新设备加入时，代理路由也被使用。
在源和接收器之间应该存在一个会话，以使路由具有意义。虽然WielsHART标准允许两个现场设备之间的会话，实际上所有的会话都在现场设备和网络管理器或网关之间。在本节中，我们只讨论网关和现场设备之间的路由。网络管理器总是通过网关与设备对话。我们还使用术语“up”（如上行链路和上图）来描述网关和下限的路径，如下行链路和下图，以从网关中解开路径。
1.3.1 源路由
源路由是直接的；源路由包括消息中的整个路由路径。中间的每个设备简单地将消息转发到路径上的下一个设备。这主要由网络管理器和网关来使用，它们知道网络拓扑并可以构建路径。对于使用源路由的设备，必须由网络管理器配置，该网络管理器使用命令976（写入源路由）将整个路径写入设备。路径将通过命令974
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