工業(yè)有線網(wǎng)絡(luò)部署的成本與現(xiàn)場安全問題使得工業(yè)網(wǎng)絡(luò)走向“無線化”。然而,工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備有限的硬件資源、有限的能量供給以及對突發(fā)事件的實時傳輸要求對工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的部署帶來挑戰(zhàn)。作為眾多工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)所采用的技術(shù),時隙跳頻（TimeSlottedChannelHopping,TSCH）使得工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)具有低功耗與高可靠的傳輸性能,從而滿足了工業(yè)現(xiàn)場部署對設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)的要求。采用時隙跳頻的網(wǎng)絡(luò)需要兩個支撐機(jī)制:時間同步與資源分配。這兩個支撐機(jī)制是影響低功耗與高可靠傳輸性能的關(guān)鍵技術(shù),通常研究路線分為集中式與分布式兩種。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)趨勢以及規(guī)模的擴(kuò)大都傾向于具有低通信開銷以及較快響應(yīng)速度的分布式策略。本文研究時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)的分布式時間同步與資源分配機(jī)制,主要工作與貢獻(xiàn)如下:首先,本文提出了一種基于自適應(yīng)時間補(bǔ)償?shù)牡烷_銷單跳同步算法,利用同步間隔與同步“保護(hù)時間”之間的關(guān)系,自適應(yīng)的調(diào)整數(shù)據(jù)包同步間隔。在室內(nèi)與室外環(huán)境下,相對于無時間補(bǔ)償?shù)耐椒椒?自適應(yīng)時間補(bǔ)償算法可以分別減少98%與80%的同步數(shù)據(jù)包的發(fā)送次數(shù),與此同時還可以保持節(jié)點(diǎn)之間100微秒以內(nèi)的同步精度。針對溫度對節(jié)點(diǎn)時鐘的影響,該... 

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 課題背景
        1.1.1 通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化-物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的關(guān)鍵
        1.1.2 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)組6TiSCH與時隙跳頻
    1.2 研究意義和目的
        1.2.1 時間同步:時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)的通信基礎(chǔ)
        1.2.2 資源分配:時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)的性能指向
        1.2.3 時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)的研究與6TiSCH協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程
    1.3 主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
    1.4 論文組織
2 時隙跳頻的相關(guān)技術(shù)
    2.1 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)與時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)
        2.1.1 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
        2.1.2 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)對分布式的需求
        2.1.3 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)在實際部署中的挑戰(zhàn)
        2.1.4 時隙跳頻的低功耗與高可靠性能
        2.1.5 工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)框架與時隙跳頻技術(shù)
    2.2 時間同步相關(guān)技術(shù)以及時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
        2.2.1 低功耗網(wǎng)絡(luò)時間同步技術(shù)
        2.2.2 時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)中的時間同步
        2.2.3 時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)中的多跳同步問題
    2.3 低功耗網(wǎng)絡(luò)資源分配技術(shù)與時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)中的資源分配
        2.3.1 低功耗網(wǎng)絡(luò)資源分配技術(shù)
        2.3.2 基于時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)的6TiSCH資源分配機(jī)制:6TOP
        2.3.3 基于時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)的6TiSCH資源分配算法
    2.4 本章小結(jié)
3 基于時隙跳頻的自適應(yīng)時間補(bǔ)償同步算法
    3.1 問題提出
    3.2 時鐘偏差補(bǔ)償模型
        3.2.1 問題定義
        3.2.2 有補(bǔ)償?shù)臅r鐘偏差模型
    3.3 自適應(yīng)時鐘補(bǔ)償同步算法的實現(xiàn)
        3.3.1 基于漂移時隙數(shù)的自適應(yīng)補(bǔ)償算法的實現(xiàn)
        3.3.2 溫度對時鐘漂移的影響
    3.4 實驗測試與分析
        3.4.1 實驗環(huán)境的設(shè)定
        3.4.2 實驗場景與結(jié)果分析
    3.5 自適應(yīng)補(bǔ)償同步算法的互操作性
    3.6 本章小結(jié)
4 跟隨式多跳網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)調(diào)同步算法
    4.1 問題提出
    4.2 跟隨式多跳網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)同步
        4.2.1 多跳網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)時鐘偏差模型
        4.2.2 多跳網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)同步方法
        4.2.3 新節(jié)點(diǎn)的加入與重同步
    4.3 實驗測試與分析
        4.3.1 OpenWSN的參數(shù)設(shè)定與OpenSim
        4.3.2 同步算法精度的整體性分析
        4.3.3 時間協(xié)調(diào)同步算法的驗證
    4.4 本章小結(jié)
5 基于6TOP的低時延鏈狀時隙分配策略
    5.1 問題提出
    5.2 時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)中時延分析
        5.2.1 時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)時延相關(guān)參數(shù)
        5.2.2 時隙相對位置對時延的影響
    5.3 基于6TOP分配機(jī)制的低時延分配算法
        5.3.1 時隙的添加
        5.3.2 時隙的刪除
    5.4 實驗測試與分析
        5.4.1 實驗參數(shù)的設(shè)定
        5.4.2 低時延分配與隨機(jī)分配的對比
    5.5 本章小結(jié)
6 基于時隙平等性的代價權(quán)衡時隙重分配策略
    6.1 問題提出
    6.2 時隙跳頻網(wǎng)絡(luò)中時隙通信質(zhì)量的平等性
        6.2.1 時隙平等性實驗設(shè)置
        6.2.2 實驗結(jié)果分析
    6.3 基于代價權(quán)衡的資源重分配算法
    6.4 實驗測試與分析
        6.4.1 實驗環(huán)境與設(shè)置
        6.4.2 重分配算法性能分析
    6.5 本章小結(jié)
7 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種抗無線局域網(wǎng)干擾的信道分配機(jī)制[J]. 張招亮,陳海明,黃庭培,崔莉,趙澤.  計算機(jī)學(xué)報. 2012(03)
[2]無線傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)中網(wǎng)絡(luò)的地位和作用[J]. 余子軒.  射頻世界. 2010(04)
[3]分布式無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用核心技術(shù)研究[J]. 景博,張劼,張宗麟,孫勇,李金梁.  測試技術(shù)學(xué)報. 2005(02)



本文編號：3679417