本文關鍵詞：基于WirelessHART的低功耗可靠路由算法和調度

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【摘要】：WirelessHART是第一個為工業(yè)自動過程設計的開放標準無線通信協(xié)議。WirelessHART標準使用TDMA和跳信道技術來控制網(wǎng)絡的訪問和網(wǎng)絡設備之間的通信。與采用無線ad-hoc或對等網(wǎng)絡的非集中式控制網(wǎng)絡相比,WirelessHART采用集中式網(wǎng)絡對可靠、實時的網(wǎng)絡通信進行管理。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準,比如ZigBee和藍牙技術。但是,這些技術不能滿足工業(yè)應用嚴格的需求。在星型網(wǎng)絡或樹型網(wǎng)絡中傳送通常是使用固定鏈路的,而WirelessHART的拓撲結構是網(wǎng)狀網(wǎng)絡,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)絡中節(jié)點間存在多路徑路由,網(wǎng)絡具有較強的容錯能力和魯棒性。路由協(xié)議的設計在無線傳感器網(wǎng)絡中是非常重要的研究領域。在WirelessHART網(wǎng)絡中,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。路由和超幀調度在WirelessHART網(wǎng)絡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建方法和低能耗的鏈路選擇算法來增強網(wǎng)絡魯棒性、延長網(wǎng)絡壽命。在路由圖構建過程中,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)此路由算法設計相應的超幀設計。實驗結果表明我們提出的算法可以延長網(wǎng)絡壽命,增強數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br/> 【關鍵詞】：WirelessHART 路由 超幀調度 低功耗 可靠性
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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)絡協(xié)議概述13-14
• 1.3 WirelessHART路由算法和超幀調度設計方案的研究意義與現(xiàn)狀分析14-19
• 1.3.1 WirelessHART路由算法和超幀調度設計方案的研究意義14-15
• 1.3.2 WirelessHART路由算法和超幀調度設計方案的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.4 本文的主要工作內容19-20
• 1.5 論文的組織結構20
• 1.6 本章小結20-21
• 第二章 WirelessHART網(wǎng)絡的體系結構21-30
• 2.1 WirelessHART網(wǎng)絡拓撲結構21-27
• 2.1.1 WirelessHART現(xiàn)場設備22
• 2.1.2 WirelessHART路由設備22-23
• 2.1.3 WirelessHART適配器23
• 2.1.4 手持設備23-24
• 2.1.5 WirelessHART網(wǎng)關24
• 2.1.6 WirelessHART接入點24
• 2.1.7 網(wǎng)絡管理器24-25
• 2.1.8 網(wǎng)狀網(wǎng)絡結構25-27
• 2.2 WirelessHART網(wǎng)絡協(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)絡層和傳輸層28
• 2.2.4 應用層28-29
• 2.3 本章小結29-30
• 第三章 WirelessHART網(wǎng)絡路由算法30-51
• 3.1 WirelessHART網(wǎng)絡路由及特點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)絡模型39-40
• 3.2.2 拓撲圖構建40-42
• 3.2.3 鏈路選擇42-45
• 3.2.4 實驗結果45-47
• 3.3 路徑選擇47-50
• 3.4 本章小結50-51
• 第四章 WirelessHART超幀調度設計算法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 超幀調度限制條件56-59
• 4.3 全局最優(yōu)的超幀調度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60-61
• 第五章 結論與展望61-63
• 5.1 結論61-62
• 5.2 展望62-63
• 參考文獻63-69
• 致謝69-70
• 攻讀學位期間發(fā)表的主要學術論文70-71
• 附件71

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