WIA-PA工业无线控制网络数据传输调度

发布时间：2017-05-05 23:11

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【摘要】：现代工业生产过程越来越趋于大型化、精确化,这对控制过程生产的控制系统提出了更高的要求,要求控制系统提供确定及时的控制功能和数据信息服务。控制网络负责工业控制系统的数据传输任务,是实现数字化控制的基础保障,无线控制网络因其灵活性和低廉的造价正受到广大研究者的关注,但是暂时却无法确保无线控制网络满足工控系统的数据传输性能要求。所以本文主要研究的内容是研究无线控制网络的数据传输性能,文中将整个无线网络的信号传输按照传输方式上的不同划分为两种形式：1)周期数据的计划传输,2)非周期数据的竞争传输。工业生产过程中产生的周期性数据多是关乎生产的重要过程数据,需要高可靠性和强实时性的保证,无线网络标准中采用基于TDMA的保障时隙确保节点的数据传输。本文以WIA-PA无线网络标准为研究对象,研究的主要内容是在TDMA的基础上对无线网络进行传输性能优化。首先通过节点传输距离的限制建立无线网络的多跳分级模型,随后使用图染色算法消除数据传输过程中的碰撞,最后使用双层编码的遗传算法,结合链路选择和时隙分配同步优化无线网络的传输性能。微机技术的发展使得控制系统可以处理更多的数据,导致非周期数据在网络中的比例也在逐渐增加。与周期性数据不同,非周期数据传输时更加看重的是网络的利用率和协议的简单可执行性。本文在研究非周期数据的传输过程时,对两个常用的竞争接入算法CSMA/CA和CCA-Embedded TDMA算法进行建模和仿真分析,得出网络数据流量率、退避时间对网络吞吐量和数据期望延迟的影响,并在最后分析比较两个算法的非周期信号传输性能。
【关键词】：数据传输性能 计划传输 竞争传输 WIA-PA无线网络 时隙分配 CSMA/CA算法 CCA-Embedded TDMA算法
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273;TN919.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题的研究背景及意义12-16
• 1.1.1 课题研究背景12-14
• 1.1.2 课题的研究目的及意义14-16
• 1.2 工业无线网络简介16-17
• 1.3 论文的研究内容与结构17-20
• 1.3.1 论文的研究内容17-18
• 1.3.2 论文组织结构18-20
• 第二章 WIA-PA工业无线网络20-30
• 2.1 WIA-PA协议的拓扑结构20-21
• 2.2 WIA-PA工业无线网络协议体系21-25
• 2.2.1 WIA-PA物理层22-23
• 2.2.2 WIA-PA数据链路层23-25
• 2.3 WIA-PA超帧结构25-27
• 2.4 WIA-PA关键技术27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 基于TDMA的链路选择和时隙分配的同步优化30-52
• 3.1 本章概述30-31
• 3.2 无线mesh网络的传输模型31-36
• 3.2.1 无线mesh网络的通信规则31-32
• 3.2.2 多跳分级的无线网络模型32-35
• 3.2.3 无线传输的干扰模型35-36
• 3.3 无线mesh网络的链路资源36-38
• 3.4 工业无线网络链路-时隙的同步优化38-46
• 3.4.1 链路-时隙同步优化概述38-39
• 3.4.2 链路选择和时隙分配的同步优化方案39-41
• 3.4.3 网络性能优化指标41-43
• 3.4.4 网络优化的具体过程43-46
• 3.5 优化结果的仿真和实验46-50
• 3.6 本章小结50-52
• 第四章 工业无线网络非周期数据传输协议性能分析52-74
• 4.1 本章概述52-53
• 4.2 Slotted CSMA/CA算法53-60
• 4.2.1 Slotted CSMA/CA算法流程53-56
• 4.2.2 CSMA/CA算法建模56-60
• 4.3 CCA-Embedded TDMA算法60-66
• 4.3.1 CCA-Embedded TDMA算法流程60-62
• 4.3.2 CCA-Embedded TDMA算法建模62-66
• 4.4 CSMA/CA与CCA-Embedded TDMA算法传输性能仿真66-72
• 4.4.1 CSMA/CA算法性能66-70
• 4.4.2 CCA-Embedded TDMA算法性能70-72
• 4.5 本章小结72-74
• 第五章 结论与展望74-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 研究成果及发表的学术82-84
• 作者及导师简介84-85
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书85-86

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈泽云;无线传感器网络的定位算法和超帧调度机制的研究[D];浙江大学;2008年

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本文编号：347282