發(fā)布時(shí)間：2017-12-04 17:29

  本文關(guān)鍵詞：基于IEEE802.11物理層的工業(yè)無線通信協(xié)議棧設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：無線技術(shù)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用于工業(yè)控制領(lǐng)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(biāo)準(zhǔn),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(jìn)到炙手可熱的地步。本文結(jié)合這個(gè)大背景、大環(huán)境,針對工廠自動化無線控制網(wǎng)絡(luò)對高速、高實(shí)時(shí)性、高可靠性等性能的需求,基于IEEE802.11協(xié)議物理層,實(shí)現(xiàn)了一種面向高速無線通信網(wǎng)絡(luò),可應(yīng)用于實(shí)際嵌入式平臺的實(shí)時(shí)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(luò)的特點(diǎn)進(jìn)行需求分析,確定了本文工業(yè)無線通信協(xié)議棧結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)分為五層,從下到上依次是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)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(shù),自動ACK(Acknowledgement)機(jī)制,以滿足工業(yè)通信實(shí)時(shí)性、可靠性要求。然后對TDMA信道接入技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行分析,確定了工業(yè)無線通信協(xié)議棧在設(shè)計(jì)過程中需要解決的三大關(guān)鍵技術(shù):MAC(Media Access Control)時(shí)延控制,高精度時(shí)間同步算法,TDMA調(diào)度算法。在MAC時(shí)延控制部分,為了保證通信時(shí)延的確定性,禁用了linux內(nèi)核底層影響MAC時(shí)延的各項(xiàng)機(jī)制,包括物理載波偵聽機(jī)制、虛擬載波偵聽機(jī)制、退避機(jī)制、自適應(yīng)速率機(jī)制等。在高精度時(shí)間同步算法方面,設(shè)計(jì)了一種基于線性回歸的單向時(shí)間同步算法,實(shí)際測試結(jié)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(shí)隙分配的TDMA調(diào)度算法,且在linux內(nèi)核中實(shí)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(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的測試平臺,對協(xié)議棧的功能、性能分別進(jìn)行了測試,測試結(jié)果表明,該協(xié)議棧各項(xiàng)性能表現(xiàn)較好。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN915.04

【參考文獻(xiàn)】

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(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)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(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年01期

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本文編號：1251776