基于WirelessHART的低功耗可靠路由算法和调度

发布时间：2017-10-21 00:04

  本文关键词：基于WirelessHART的低功耗可靠路由算法和调度

  更多相关文章： WirelessHART 路由 超帧调度 低功耗 可靠性

【摘要】：WirelessHART是第一个为工业自动过程设计的开放标准无线通信协议。WirelessHART标准使用TDMA和跳信道技术来控制网络的访问和网络设备之间的通信。与采用无线ad-hoc或对等网络的非集中式控制网络相比,WirelessHART采用集中式网络对可靠、实时的网络通信进行管理。在WirelessHART协议发布之前,已经有一些办公自动化方面的可用标准,比如ZigBee和蓝牙技术。但是,这些技术不能满足工业应用严格的需求。在星型网络或树型网络中传送通常是使用固定链路的,而WirelessHART的拓扑结构是网状网络,在WirelessHART中数据的传输或者重传可能是沿着不同的路径的。由于网状网络中节点间存在多路径路由,网络具有较强的容错能力和鲁棒性。路由协议的设计在无线传感器网络中是非常重要的研究领域。在WirelessHART网络中,每个传感器节点都是一个路由器,能够向其邻居节点传输信息。路由和超帧调度在WirelessHART网络中对于可靠性需求和有限的通信资源有着重要角色。在本文中,我们提出了可靠性的路由图构建方法和低能耗的链路选择算法来增强网络鲁棒性、延长网络寿命。在路由图构建过程中,我们为化简图中那些只有一个邻居节点传输数据的节点重新增加一条边。这能保证节点在链路选择时有足够多的选择。在链路选择中,我们考虑链路质量、能耗和跳数等因素来选择最优链路,使用层次化分析过程来决定权重系数。冗余链路和链路选择可以增加传输的成功率,减少可能的重传次数来节省能耗。并据此路由算法设计相应的超帧设计。实验结果表明我们提出的算法可以延长网络寿命,增强数据传输的可靠性。
【关键词】：WirelessHART 路由 超帧调度 低功耗 可靠性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN915.04
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13
• 1.2 WirelessHART网络协议概述13-14
• 1.3 WirelessHART路由算法和超帧调度设计方案的研究意义与现状分析14-19
• 1.3.1 WirelessHART路由算法和超帧调度设计方案的研究意义14-15
• 1.3.2 WirelessHART路由算法和超帧调度设计方案的研究现状15-19
• 1.4 本文的主要工作内容19-20
• 1.5 论文的组织结构20
• 1.6 本章小结20-21
• 第二章 WirelessHART网络的体系结构21-30
• 2.1 WirelessHART网络拓扑结构21-27
• 2.1.1 WirelessHART现场设备22
• 2.1.2 WirelessHART路由设备22-23
• 2.1.3 WirelessHART适配器23
• 2.1.4 手持设备23-24
• 2.1.5 WirelessHART网关24
• 2.1.6 WirelessHART接入点24
• 2.1.7 网络管理器24-25
• 2.1.8 网状网络结构25-27
• 2.2 WirelessHART网络协议栈27-29
• 2.2.1 物理层27
• 2.2.2 数据链路层27-28
• 2.2.3 网络层和传输层28
• 2.2.4 应用层28-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 WirelessHART网络路由算法30-51
• 3.1 WirelessHART网络路由及特点30-39
• 3.1.1 Source路由30-31
• 3.1.2 图路由31-32
• 3.1.3 超帧路由32-33
• 3.1.4 集中控制模式33-36
• 3.1.5 冗余问题36-39
• 3.2 低功耗高可靠性图路由算法及实现39-47
• 3.2.1 网络模型39-40
• 3.2.2 拓扑图构建40-42
• 3.2.3 链路选择42-45
• 3.2.4 实验结果45-47
• 3.3 路径选择47-50
• 3.4 本章小结50-51
• 第四章 WirelessHART超帧调度设计算法51-61
• 4.1 WirelessHART中的通信超帧52-56
• 4.1.1 时隙52-55
• 4.1.2 同步55-56
• 4.2 超帧调度限制条件56-59
• 4.3 全局最优的超帧调度59-60
• 4.3.1 最优路径超帧59-60
• 4.3.2 最优及次优路径超帧60
• 4.4 本章小结60-61
• 第五章 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间发表的主要学术论文70-71
• 附件71

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5 周万春;吴博;;一种优化的分层式移动IPv6路由策略的分析与研究[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(上册)[C];2007年

6 孟涛;杜文建;侯志胜;;辽宁省联通169网网络扁平化的路由策略研究与应用[A];中国通信学会第六届学术年会论文集（中）[C];2009年

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1 云;全面控制Internet路由[N];中国计算机报;2001年

2 ;线速交换 安全路由[N];中国计算机报;2003年

3 ;智能路由控制改进BGP[N];网络世界;2002年

4 潇潇;会诊中山大学[N];中国电脑教育报;2003年

5 林海;IP地址需双管齐下加速申请[N];中国高新技术产业导报;2006年

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本文编号：1070113