本文關鍵詞：基于IEEE802.11物理層的工業(yè)無線通信協(xié)議棧設計與實現(xiàn)

  更多相關文章： IEEE802.11 工業(yè)無線網(wǎng)絡 TDMA Linux

【摘要】：無線技術已經(jīng)廣泛的運用于工業(yè)控制領域,特別在流程工業(yè)過程控制中,已經(jīng)出現(xiàn)了成熟的國際標準,而且隨著德國“工業(yè)4.0”概念的提出,中德“工業(yè)4.0推動聯(lián)盟”的成立,無論是國內(nèi)還是國際上,都已經(jīng)將數(shù)字化工廠、智能制造等概念推進到炙手可熱的地步。本文結合這個大背景、大環(huán)境,針對工廠自動化無線控制網(wǎng)絡對高速、高實時性、高可靠性等性能的需求,基于IEEE802.11協(xié)議物理層,實現(xiàn)了一種面向高速無線通信網(wǎng)絡,可應用于實際嵌入式平臺的實時無線通信協(xié)議棧。本文首先對工廠自動化中無線通信網(wǎng)絡的特點進行需求分析,確定了本文工業(yè)無線通信協(xié)議棧結構,結構分為五層,從下到上依次是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、應用層。其中,物理層采用了IEEE802.11協(xié)議的物理層,以滿足工業(yè)通信的高速性要求,數(shù)據(jù)鏈路層采用了TDMA(Time Division Multiple Access)信道接入技術,自動ACK(Acknowledgement)機制,以滿足工業(yè)通信實時性、可靠性要求。然后對TDMA信道接入技術的特點進行分析,確定了工業(yè)無線通信協(xié)議棧在設計過程中需要解決的三大關鍵技術:MAC(Media Access Control)時延控制,高精度時間同步算法,TDMA調(diào)度算法。在MAC時延控制部分,為了保證通信時延的確定性,禁用了linux內(nèi)核底層影響MAC時延的各項機制,包括物理載波偵聽機制、虛擬載波偵聽機制、退避機制、自適應速率機制等。在高精度時間同步算法方面,設計了一種基于線性回歸的單向時間同步算法,實際測試結果表明,該算法同步精度可控制在25us之內(nèi)。在TDMA調(diào)度算法部分,提出了一種基于動態(tài)時隙分配的TDMA調(diào)度算法,且在linux內(nèi)核中實現(xiàn)了該算法。本文將工業(yè)無線通信協(xié)議棧移植到wifi無線路由開發(fā)板中,并搭建單跳星型網(wǎng)絡拓撲結構的測試平臺,對協(xié)議棧的功能、性能分別進行了測試,測試結果表明,該協(xié)議棧各項性能表現(xiàn)較好。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN915.04

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 潘峰;;工業(yè)無線國際標準及其應用介紹[J];儀器儀表用戶;2012年06期

2 楊文;李霞;;一種用于水聲通信網(wǎng)的全動態(tài)TDMA協(xié)議[J];東南大學學報(自然科學版);2012年01期

3 楊海東;鄧勇;;Ad Hoc網(wǎng)絡時間同步技術研究[J];計算機工程與設計;2008年21期

，

本文編號：1251776