工業(yè)無線傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性接入研究.pdf

1、隨著工業(yè)無線技術(shù)的發(fā)展要求，無線傳感網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)技術(shù)結(jié)合的優(yōu)勢日趨明顯。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低成本、易用和泛在感知等特征，人們可以以較低的投資和使用成本實(shí)現(xiàn)對工業(yè)全流程的全面監(jiān)測，獲取傳統(tǒng)由于成本原因無法在線監(jiān)測的重要工業(yè)過程參數(shù)，并以此為基礎(chǔ)實(shí)施優(yōu)化控制，來達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低工業(yè)生產(chǎn)過程中的跑冒滴漏現(xiàn)象，提高能源效率的目標(biāo)。 在工業(yè)環(huán)境當(dāng)中，實(shí)時(shí)性有著至關(guān)重要的作用。工業(yè)應(yīng)用分為安全類、控制類和監(jiān)測監(jiān)控類三類應(yīng)用，不同的應(yīng)用

2、對時(shí)間有著不同的需求。在IEEE802.11、IEEE802.15.1、IEEE802.15.4等諸多的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中，IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)得到了工業(yè)無線標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（SP100）、霍尼韋爾（Honeywell）、通用電氣全球研究中心（GE Global Reseach）、艾默生（Emerson）等國際研究機(jī)構(gòu)和商業(yè)組織的大力支持，充分說明了IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)無線傳感網(wǎng)中巨大的發(fā)展?jié)摿?。IEEE802.15.4應(yīng)用到工業(yè)

3、環(huán)境當(dāng)中，它的有保證時(shí)隙（GTS）實(shí)時(shí)性是一個(gè)重要的議題。本文分析了現(xiàn)有實(shí)時(shí)性技術(shù)，并且在此基礎(chǔ)之上，運(yùn)用GTS的延遲分析模型分析總結(jié)了GTS的三個(gè)時(shí)間因素：調(diào)度機(jī)制、分配機(jī)制、使用機(jī)制。并且運(yùn)用這三個(gè)因素分析現(xiàn)有的IEEE802.15.4的GTS在實(shí)時(shí)性方面的不足。針對GTS在工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中的不足，對GTS的調(diào)度方法、申請方法、申請帶寬方面做出了相應(yīng)的改進(jìn)。 本文深入理解IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中媒體訪問控制層的關(guān)鍵技術(shù)，以

4、及物理層、MAC層之間的相互作用。運(yùn)用OPNET仿真軟件對IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)中帶有GTS應(yīng)用的信標(biāo)模式下的工作情況進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)仿真，建立了仿真系統(tǒng)架構(gòu)和模塊之間的接口，并且分層描述了各層模塊的進(jìn)程模型與狀態(tài)設(shè)計(jì)、定時(shí)器設(shè)計(jì)，最后針對GTS部分，描繪了實(shí)時(shí)性能評估要用到的主要流程的消息交互過程。 仿真結(jié)果顯示，通過對GTS機(jī)制的改進(jìn)，IEEE802.15.4運(yùn)用到工業(yè)環(huán)境當(dāng)中，在不同的實(shí)時(shí)性應(yīng)用需求下，實(shí)時(shí)性比原有的GTS