基于認知技術的WirelessHART協(xié)議研究.pdf

1、WirelessHART協(xié)議是一種專門應用于工業(yè)過程自動化控制領域并具有安全與穩(wěn)健等特點的無線網絡通信協(xié)議，用于工業(yè)過程監(jiān)控、在線測試與診斷、環(huán)境監(jiān)測、居住地監(jiān)控等領域，對降低工業(yè)過程自動化領域生產成本、提高產品質量和生產效率具有非常積極的意義。認知技術可通過采用認知的原理來提高資源的利用率，并在網絡的端到端性能方面予以改善。基于上述實際需求，本文以在WirelessHART協(xié)議的基礎上實現(xiàn)認知無線電仿真模型為最終目的，對Wireles

2、sHART網絡協(xié)議、認知無線電模型和NS2仿真相關內容進行了研究。
　　本文首先詳細介紹了WirelessHART網絡結構、物理層和介質訪問控制層(MAC)等各協(xié)議層的細節(jié)問題和TDMA狀態(tài)機、自適應跳頻等關鍵技術，達到從整體上對該協(xié)議的認識。接著探討了NS2仿真的基本原理、無線仿真模型和移動節(jié)點模型，選擇性能較高并滿足IEEE802.15.4物理層硬件要求的射頻芯片CC2430作為物理層參數(shù)參考，在NS2中搭建協(xié)議棧模型，設置了

3、不同的典型NS2仿真場景，對WirelessHART協(xié)議的端到端延遲、抖動率、吞吐量及能耗進行了仿真分析，通過仿真結果驗證了基于WirelessHART協(xié)議的網絡性能良好，完全滿足工業(yè)無線技術的需求。最后，將認知技術引入WirelessHART協(xié)議，使認知節(jié)點能夠在數(shù)據(jù)包傳輸發(fā)生沖突時自動掃描頻譜空穴，重新建立信道來發(fā)送數(shù)據(jù)，以提高其對頻譜資源的利用率，改善端到端的延遲和吞吐量，通過擴展NS2組件和功能后的仿真實驗證明此認知模型有效實現(xiàn)