本文關(guān)鍵詞：基于WirelessHART的低功耗可靠路由算法和調(diào)度

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【摘要】：WirelessHART是第一個為工業(yè)自動過程設(shè)計的開放標(biāo)準(zhǔn)無線通信協(xié)議。WirelessHART標(biāo)準(zhǔn)使用TDMA和跳信道技術(shù)來控制網(wǎng)絡(luò)的訪問和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信。與采用無線ad-hoc或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)的非集中式控制網(wǎng)絡(luò)相比,WirelessHART采用集中式網(wǎng)絡(luò)對可靠、實時的網(wǎng)絡(luò)通信進行管理。在WirelessHART協(xié)議發(fā)布之前,已經(jīng)有一些辦公自動化方面的可用標(biāo)準(zhǔn),比如ZigBee和藍(lán)牙技術(shù)。但是,這些技術(shù)不能滿足工業(yè)應(yīng)用嚴(yán)格的需求。在星型網(wǎng)絡(luò)或樹型網(wǎng)絡(luò)中傳送通常是使用固定鏈路的,而WirelessHART的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò),在WirelessHART中數(shù)據(jù)的傳輸或者重傳可能是沿著不同的路徑的。由于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點間存在多路徑路由,網(wǎng)絡(luò)具有較強的容錯能力和魯棒性。路由協(xié)議的設(shè)計在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中是非常重要的研究領(lǐng)域。在WirelessHART網(wǎng)絡(luò)中,每個傳感器節(jié)點都是一個路由器,能夠向其鄰居節(jié)點傳輸信息。路由和超幀調(diào)度在WirelessHART網(wǎng)絡(luò)中對于可靠性需求和有限的通信資源有著重要角色。在本文中,我們提出了可靠性的路由圖構(gòu)建方法和低能耗的鏈路選擇算法來增強網(wǎng)絡(luò)魯棒性、延長網(wǎng)絡(luò)壽命。在路由圖構(gòu)建過程中,我們?yōu)榛唸D中那些只有一個鄰居節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點重新增加一條邊。這能保證節(jié)點在鏈路選擇時有足夠多的選擇。在鏈路選擇中,我們考慮鏈路質(zhì)量、能耗和跳數(shù)等因素來選擇最優(yōu)鏈路,使用層次化分析過程來決定權(quán)重系數(shù)。冗余鏈路和鏈路選擇可以增加傳輸?shù)某晒β?減少可能的重傳次數(shù)來節(jié)省能耗。并據(jù)此路由算法設(shè)計相應(yīng)的超幀設(shè)計。實驗結(jié)果表明我們提出的算法可以延長網(wǎng)絡(luò)壽命,增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br/> 【關(guān)鍵詞】：WirelessHART 路由 超幀調(diào)度 低功耗 可靠性
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN915.04
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景13
• 1.2 WirelessHART網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述13-14
• 1.3 WirelessHART路由算法和超幀調(diào)度設(shè)計方案的研究意義與現(xiàn)狀分析14-19
• 1.3.1 WirelessHART路由算法和超幀調(diào)度設(shè)計方案的研究意義14-15
• 1.3.2 WirelessHART路由算法和超幀調(diào)度設(shè)計方案的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 本文的主要工作內(nèi)容19-20
• 1.5 論文的組織結(jié)構(gòu)20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 第二章 WirelessHART網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)21-30
• 2.1 WirelessHART網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21-27
• 2.1.1 WirelessHART現(xiàn)場設(shè)備22
• 2.1.2 WirelessHART路由設(shè)備22-23
• 2.1.3 WirelessHART適配器23
• 2.1.4 手持設(shè)備23-24
• 2.1.5 WirelessHART網(wǎng)關(guān)24
• 2.1.6 WirelessHART接入點24
• 2.1.7 網(wǎng)絡(luò)管理器24-25
• 2.1.8 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)25-27
• 2.2 WirelessHART網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧27-29
• 2.2.1 物理層27
• 2.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層27-28
• 2.2.3 網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層28
• 2.2.4 應(yīng)用層28-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 WirelessHART網(wǎng)絡(luò)路由算法30-51
• 3.1 WirelessHART網(wǎng)絡(luò)路由及特點30-39
• 3.1.1 Source路由30-31
• 3.1.2 圖路由31-32
• 3.1.3 超幀路由32-33
• 3.1.4 集中控制模式33-36
• 3.1.5 冗余問題36-39
• 3.2 低功耗高可靠性圖路由算法及實現(xiàn)39-47
• 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型39-40
• 3.2.2 拓?fù)鋱D構(gòu)建40-42
• 3.2.3 鏈路選擇42-45
• 3.2.4 實驗結(jié)果45-47
• 3.3 路徑選擇47-50
• 3.4 本章小結(jié)50-51
• 第四章 WirelessHART超幀調(diào)度設(shè)計算法51-61
• 4.1 WirelessHART中的通信超幀52-56
• 4.1.1 時隙52-55
• 4.1.2 同步55-56
• 4.2 超幀調(diào)度限制條件56-59
• 4.3 全局最優(yōu)的超幀調(diào)度59-60
• 4.3.1 最優(yōu)路徑超幀59-60
• 4.3.2 最優(yōu)及次優(yōu)路徑超幀60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第五章 結(jié)論與展望61-63
• 5.1 結(jié)論61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻63-69
• 致謝69-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的主要學(xué)術(shù)論文70-71
• 附件71

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本文編號：1070113