無線HART網(wǎng)絡(luò)管理器的實(shí)現(xiàn)及其關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)為我們提供快捷的通信平臺(tái)，極大方便了人們的信息交流。而無線傳感器網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展了人們的信息獲取能力，把我們所處的客觀世界與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，為人們提供最為直接、有效和真實(shí)的信息。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)是由無線傳感網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來、具有成本低，抗干擾強(qiáng)、功耗低、靈活性強(qiáng)、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，成為當(dāng)前的一大研究熱點(diǎn)。工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議有HART7.1，ISA100和中國(guó)的WIA-PA。其中，由有線HART協(xié)議發(fā)展而來的無線HART協(xié)議，由于它的安全性

2、和高可靠性等特點(diǎn)，在工業(yè)控制領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。
　　 網(wǎng)絡(luò)管理器作為無線HART網(wǎng)絡(luò)的中樞，其合理的設(shè)計(jì)是網(wǎng)絡(luò)高效運(yùn)行的保證。而路由算法和通信資源調(diào)度策略是網(wǎng)絡(luò)管理器的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，其優(yōu)劣直接影響了網(wǎng)絡(luò)的性能。本文主要研究無線HART的網(wǎng)絡(luò)管理器及其兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)--路由算法和通信資源調(diào)度策略。完成的主要工作由：1)詳細(xì)介紹了網(wǎng)絡(luò)管理器的基本任務(wù)，給出了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理器的實(shí)現(xiàn)方案的總體框架設(shè)計(jì)，逐一對(duì)框架中的模塊進(jìn)行詳細(xì)介

3、紹和分析，并用代碼實(shí)現(xiàn)。2)詳細(xì)分析了無線HART網(wǎng)絡(luò)及其路由方式的特點(diǎn)，針對(duì)其特點(diǎn)，并從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，引入雙樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提出了一種基于該雙樹結(jié)構(gòu)的路由算法。3)詳細(xì)分析了無線HART網(wǎng)絡(luò)及其通信資源調(diào)度的特點(diǎn)，針對(duì)其特點(diǎn)，并從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，提出了一種基于雙樹結(jié)構(gòu)的調(diào)度策略。該策略在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化時(shí)，根據(jù)雙樹結(jié)構(gòu)搜索變化區(qū)域，僅針對(duì)該變化區(qū)域進(jìn)行調(diào)度，而不影響雙樹結(jié)構(gòu)中其他未發(fā)生變化的區(qū)域，從而避免對(duì)全局網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行調(diào)度以減小網(wǎng)絡(luò)通信資源

4、調(diào)度和維護(hù)的復(fù)雜性。
　　 此外，本文以CC2430通信模塊為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理器的軟件實(shí)現(xiàn)、路由算法和資源調(diào)度算法分別進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：網(wǎng)絡(luò)管理器能夠完成網(wǎng)絡(luò)初始化、節(jié)點(diǎn)的加入和離開等基本功能。路由算法雖然簡(jiǎn)化了Graph路由，但其可靠性仍然較高，卻減小了路由存儲(chǔ)和維護(hù)的開銷，并很好的支持節(jié)點(diǎn)逐個(gè)加入和離開。而在本文提出的調(diào)度策略下，網(wǎng)絡(luò)可靠性較高，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)簡(jiǎn)單有效。因此，本文為無線HART的路由算法和資源調(diào)度算法提