井下無線通信研究與設計.pdf

1、隨著煤炭工業(yè)的迅速發(fā)展，煤炭機械化、信息化程度越來越高，安全生產(chǎn)要求通信網(wǎng)絡能夠覆蓋整個礦洞。煤礦井下環(huán)境惡劣復雜，分支巷道和工作區(qū)對無線通信提出特殊的要求和挑戰(zhàn)，幾乎成為井下通信盲區(qū)?？煽康木聼o線通信成為亟待解決的問題。
　　一方面，由于井下分支巷道是一個地形復雜的地下封閉式空間，對無線信號的傳輸干擾十分嚴重，導致點到點無線通信間距小且差錯高。另一方面，由于井下分支巷道相對獨立存在，分布在其中的節(jié)點有可能失效也可能隨著工作而增

2、加新的工作節(jié)點，導致網(wǎng)絡結構容易發(fā)生變化。本文針對井下無線通信中存在的問題，提出一種易于實現(xiàn)的井下無線通信方案，設計了擁有結構簡單、可動態(tài)拓撲、可靠傳輸?shù)冗m應井下環(huán)境特點的井下無線傳輸協(xié)議，并結合設計出的符合協(xié)議規(guī)范的硬件設備，對協(xié)議的可靠性、穩(wěn)定性、傳輸速率等性能進行實驗測試。
　　本文的研究內容主要包括以下幾個方面:
　　(1)結合模式理論和幾何光學法對井下巷道環(huán)境下無線信號傳輸特性進行建模和理論分析，以及衰減模型的仿真

3、分析。
　　(2)在了解井下巷道中無線傳輸理論分析的基礎之上，設計了井下無線傳輸協(xié)議的結構。系統(tǒng)地闡述了協(xié)議的層次劃分，以及各層提供的主要服務。
　　(3)詳細描述了設計物理鏈路及路由層的原理和方法。敘述了該層整體設計結構，提出并詳細設計了一種多信道、多接口的分布式數(shù)據(jù)傳輸方案，并解決由此引發(fā)的信道分配問題。同時，在該層設計了能快速建立路由的機制，并且當網(wǎng)絡結構發(fā)生變化時，設計了快速恢復網(wǎng)絡路由的機制來對網(wǎng)絡結構的變化做出快

4、速的適應和響應。
　　(4)詳細描述了傳輸應用層實現(xiàn)可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O計方法。闡述了井下無線傳輸協(xié)議在干擾嚴重的井下環(huán)境中如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠交付和流量控制，并且設計出提高網(wǎng)絡生命周期的心跳機制等。
　　(5)設計并實現(xiàn)了符合井下無線傳輸協(xié)議的設備硬件，包括:無線收發(fā)器模塊和各種網(wǎng)絡節(jié)點設備，以及其他所需的輔助功能模塊。
　　(6)給出了測試實驗環(huán)境和大量不同實驗環(huán)境下的測試結果。描述了對實驗結果的分析過程，并且使用開發(fā)的