工业无线传感网络中基于时延和优先级路由算法研究
本文选题:工业无线传感网络 + 时延优化 ; 参考:《江西理工大学》2016年硕士论文
【摘要】:随着工业的快速发展,传统的以太网,工业总线已经无法适应智能化的工业环境下,大量设备之间数据传输和信息交互。无线传感网络作为数据传输的媒介和设备交互的载体,逐渐替代传统的网络模式发挥重要作用。然而,无线传感网络由于传输范围有限,工业环境复杂等原因,往往存在延时大,信道拥堵,低可靠性等问题。本文中,首先通过工业无线传感网络架构的描述,展现了无线传感网络的体系结构和网络优化途径;进而通过基于时延的路由算法和基于优先级的退避算法,实现了对于数据发送过程中的延时的优化以及重要数据发送的保证;最后通过在智能检测系统中无线传感网络的使用,体现了工业无线传感网络的重要应用。本文的研究主要包含以下内容:针对工业无线传感网络体系,阐述了工业无线传感网络的三层架构,明确了每一层在工业中的地位;通过无线网络协议分层的介绍,指明了每一层在无线传输过程中的作用,引出了改进的方法。针对工业环境下,节点众多,需要通过多跳的方式实现数据转发的特点,提出了一种基于时延的路由算法;根据地理路由协议中发现路由节点的方法,通过传输角度和传输距离,选择距离理想节点最近的节点作为下一跳节点,优化了传输路径,减少了转发跳数,缩短了传输时延;利用OPNET仿真对比,验证了优化算法的优越性。针对大量数据通过中心节点转发,数据碰撞,等待时间过长,丢包严重的问题,提出了一种基于优先级的退避算法;根据分布式协调机制中通过退避指数解决碰撞问题的方法,通过设定数据的优先级,根据优先级计算数据的退避指数,实现数据的有效调度,同时也保障了重要数据的传输;通过仿真实验的对比,验证了算法的有效性。基于工业无线传感网络设计了一个实时性的信息监测系统;系统中工业无线传感网络作为感知和数据交互的重要媒介,不仅仅用于环境数据的收集,也保障了数据的传输,贯穿着整个体统的工作和运行,进一步体现了新模式下工业无线传感网络的重要应用。
[Abstract]:With the rapid development of industry, the traditional Ethernet and industrial bus can not adapt to the intelligent industrial environment, a large number of devices data transmission and information exchange. Wireless sensor network (WSNs), as the medium of data transmission and the carrier of equipment interaction, gradually replaces the traditional network mode and plays an important role. However, due to the limited transmission range and complex industrial environment, wireless sensor networks often have many problems, such as long delay, channel congestion and low reliability. In this paper, firstly, through the description of the industrial wireless sensor network architecture, the architecture and network optimization approach of wireless sensor network are presented, and then the delay based routing algorithm and priority based Backoff algorithm are used. It realizes the optimization of the delay in the process of data transmission and the guarantee of important data transmission. Finally, the important application of industrial wireless sensor network is embodied by the use of wireless sensor network in the intelligent detection system. The research of this paper mainly includes the following contents: aiming at the industrial wireless sensor network system, the three-layer structure of the industrial wireless sensor network is expounded, and the position of each layer in the industry is clarified. The function of each layer in wireless transmission is pointed out, and the improved method is introduced. In view of the fact that there are many nodes in the industrial environment, which need to realize data forwarding by multi-hop, a delay based routing algorithm is proposed, which is based on the method of discovering routing nodes in geographical routing protocols. Through the transmission angle and transmission distance, the nearest node to the ideal node is selected as the next hop node, the transmission path is optimized, the number of forwarding hops is reduced, the transmission delay is shortened, and the superiority of the optimization algorithm is verified by OPNET simulation. Aiming at the problems of a large amount of data transmitted through a central node, data collision, long waiting time and serious packet loss, a priority-based Backoff algorithm is proposed, which solves the collision problem by the Backoff Index in the distributed coordination mechanism. By setting the priority of the data and calculating the Backoff index of the data according to the priority, the effective scheduling of the data is realized, and the transmission of important data is also guaranteed. The validity of the algorithm is verified by the comparison of simulation experiments. Based on the industrial wireless sensor network, a real-time information monitoring system is designed. As an important medium of perception and data interaction, the industrial wireless sensor network is not only used for the collection of environmental data, but also ensures the transmission of data. It runs through the whole system and further embodies the important application of industrial wireless sensor network in the new mode.
【学位授予单位】:江西理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP212.9;TN929.5
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,本文编号:1870786
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