WIA-PA网络中的基于节能的AODV路由算法改进

能源问题对于WIA-PA工业无线网络是非常重要的;因为在恶劣的环境中它们只能依靠其有限的电池供电;传统的路由算法中,选路时没有考虑节省能量的策略,它会造成一些关键节点的过度使用而过早的退出无线网络;针对WIA-PA网络的能量受限问题,提出了一种基于搜索有较大可持续能量路由的节点方法,并对AODV协议进行改进,逸免了低能量节点的使用,从而延长了网络的生存时间;该路由协议经过了理论分析和计算机仿真的验证,具有可行性和有效性,对于WIA-PA网络的节能路由协议研究以及实现具有一定的参考价值。     

WIA-PA中基于DSDV的多路径路由协议研究

应用于工业的无线网络有着强实时性和高可靠性的要求,路由协议是WIA-PA网络的关键技术。基于DSDV的多路径路由协议,它采用了基于链路稳定性的路由选择标准和节点不相交路径策略,选择一条最高稳定性的路由传输数据,确定次稳定性、不相交路径作为备份路由。与DSDV相比,多路径算法在网络的稳定性和数据传输的性能上有了显著的提高。     

面向WIA-PA网络的并行组网方法

基于TDMA技术的工业无线网络在工厂里的使用越来越广泛。在分析WIA-PA工业无线网络在组网过程中出现漏斗效应而造成速度缓慢的问题后,提出了一种面向WIA-PA工业无线网络的快速并行组网方法,它通过改造网络的超帧结构,根据剩余能量、链路状况和启动时间选择加入时机,并改进了加入过程中的资源分配算法,实现了路由设备的并行组网,降低了通信冲突,避免了资源冲突。实验结果表明,该算法提高了组网过程的效率,缩短了组网时间。     

基于WIA-PA的无线网络低功耗设计与实现

能量问题是工业无线网络设计的一个核心问题;WIA-PA节点通常是通过自身携带能量非常有限的电池供电,而它们工作的环境通常是非常复杂甚至于人类是不可及的,通过更换电池的方式补给能量几乎是不可能的,因此,如何合理高效的使用有限的能量,最大限度的延长WIA-PA网络的生命周期,成为了人们研究的热点;介绍了中国无线工业联盟新推出的具有自主知识产权的WIA-PA技术规范,并从硬件设计和软件设计两个方面来降低网络节点的能量消耗,在不影响整体网络性能的基础上延长WIA-PA网络寿命.     

工业无线网络WIA—PA网络研究与设计

该文介绍了基于802.15.4标准的WIA-PA工业无线网络,并分析了网络节点能耗情况,提出相应的节能策略.将节能策略引入到网络研发中,从硬件和软件两个方面来降低网络节点的能量消耗.在保证网络可靠性的基础上尽量延长WIA-PAR络生存时间,最后对节点进行性能测试.实验结果表明,该方法有效地节约了网络能量,对WIA-PAR络的设计与实现具有一定的借鉴与指导作用.     

基于WIA-PA的工业无线网关开发及实现

从WIA-PA工业无线网络的应用背景和意义出发,在详细分析WIA-PA无线网络的体系结构以及网络通信要求的基础上,设计了基于WIA-PA的无线网关.该网关采用集射频与微控制器于一体的无线单片机CC2431和具有体积小、功耗低、集成度高等特点的微型计算机嵌入式PC/104作为核心器件.详细介绍了WIA-PA无线网关的硬件架构,简要分析了WIA-PA无线网关的应用程序软件设计.该网关实现了无线接发数据、管理无线网络内部节点以及与外部工业网络通信的功能.     

一种线性时间复杂度的高效路由保护方法

如何高效快速地应对网络中的故障是设计路由协议的基本要求和主要任务。由于动态路由协议在应对网络中的故障时,在协议动态收敛的过程中将会有大量的报文被丢弃。因此,目前路由器厂商普遍采用路由保护方法来克服网络故障,在众多的路由保护方法中,DC（downstream criterion）规则是一种被普遍认可的方法。然而,已有的实现 DC规则算法的时间复杂度普遍较高,并且复杂度随着网络节点平均度的增加而迅速增加。为了应对上述问题,提出一种线性时间复杂度的高效路由保护方案ERPLR（an efficient routing protection method with linear time complexity）,该方法首先提出了备份下一跳计算规则,然后在已有最短路径树的基础上,根据备份下一跳计算规则为所有的源目的节点对计算备份下一跳。在计算备份下一跳的过程中,每个节点和其邻居最多被访问一次,因此ERPLR的时间复杂度为O（V+E）。实验结果表明,与已有的实现DC规则相比较,ERPLR在故障保护率和路径拉伸度两个度量指标结果相似的情况下,在真实网络拓扑和模拟拓扑中,ERPLR分别降低了大约74.93%和78.91%的计算开销,该方法可以极大地降低DC规则的计算开销。     

LFA算法的一种高效实现方法

研究表明,网络中的故障不可避免而且频繁出现.当故障发生时,目前互联网部署的域内路由协议需要经历收敛过程.在此过程中,路由信息可能不一致,从而导致报文丢失,降低了路由可用性.因此,业界提出了利用LFA（loop free alternates）应对网络中发生的单故障情形,从而提高路由可用性.然而,已有的LFA实现方式算法时间复杂度大,需要消耗大量的路由器CPU资源.针对该问题严格证明了当网络中出现单故障时,只需要为特定的节点计算备份下一跳,其余受该故障影响节点的备份下一跳和该特定节点的备份下一跳是相同的.基于上述性质,分别讨论了对称链路权值和非对称链路权值中对应的路由保护算法.实验结果表明：与LFA相比较,该算法的执行时间降低了90%以上,路径拉伸度降低了15%以上,并且与LFA具有同样的故障保护率.     

工业无线网络WIA—PA终端节点设计

针对在恶劣的工作环境下工业无线网络WIA-PA的可靠性问题,分析了WIA-PA的特点,详细介绍了WIA-PA终端节点的硬件及软件设计。测试结果表明,设计的WIA-PA终端节点的射频距离在没有外界干扰的情况下为600m,在有外界干扰的情况下为400m,满足WIA-PA的需求。     

工业无线网络WIA—PA终端节点设计

针对在恶劣的工作环境下工业无线网络WIA-PA的可靠性问题,分析了WIA-PA的特点,详细介绍了WIA-PA终端节点的硬件及软件设计。测试结果表明,设计的WIA-PA终端节点的射频距离在没有外界干扰的情况下为600m,在有外界干扰的情况下为400m,满足WIA-PA的需求。     

WIA-PA网络密钥管理体系

WIA-PA是基于IEEE 802.15.4标准的用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统.作为一种新型的无线网络系统,其安全问题尤为重要,为保证WIA-PA网络的安全性,设计了WIA-PA网络的密钥管理体系,建立了集中式密钥管理模式,保证了WIA-PA网络安全通信服务,通过安全密钥管理测试,验证了设计的密钥管理体系具备良好的安全性.     

WIA-PA网络通信资源设计

介绍了WIA-PA网络通信资源的基本要素及其路由表、邻居表、通信时隙表结构,并提出了一种WIA-PA网络通信资源的设计方法。该方法通过设计通信资源中的路由表、邻居表和通信时隙表来分配全网节点的通信时序,从而实现整个网络的数据通信。实验结果验证了该方法的可行性和网络稳定性。     

基于模糊层次分析法的WIA-PA健康评估方法

针对WIA-PA在长期运行过程中,由于能量消耗、节点故障等因素,网络整体性能下降的问题,提出了一种基于模糊层次分析法的WIA-PA健康评估方法。该方法通过选取对网络影响较大的6个指标,即失效节点数量、信号强度、节点能量、链路质量、丢包率及网络延时,建立模糊一致判定矩阵,然后计算出各个指标的评估分数,得出整个网络的平均分数,从而实现对WIA-PA健康状态等级的判定。实验结果表明,该方法可有效地判定网络状态。     

WIA-PA无线通信一致性测试平台研究

分析了WIA-PA通信协议及其一致性测试,根据WIA-PA通信协议设计了WIA-PA无线通信一致性测试平台,并通过一个测试用例详细阐述了正向测试和反向测试的过程。实际测试结果表明,该测试平台能检测出设备是否符合WIA-PA标准协议,为WIA-PA设备在实际工业现场中的应用提供了可靠的保证。     

WIA-PA无线工业网络温度仪表的设计

提出了一种WIA-PA无线工业网络温度仪表的设计方案;分析了WIA-PA的技术特征,详细介绍了该温度仪表的硬件及软件设计。实际应用表明,该温度仪表运行稳定,满足WIA-PA对无线工业网络现场设备的工作要求。     

基于WIA-PA安全标准的网络密钥管理机制设计分析

WIA-PA安全标准隶属于过程自动化领域,是由我国工业无线联盟制定的基于IEEE802.15.4标准的无线网络系统,属于WIA的子标准,主要用于工业过程中无线短程网的控制、测量以及监视。基于WIA-PA安全标准网络密钥管理机制设计的内容主要包括基于WIA-PA安全标准的密钥基本管理设计、基于WIA-PA安全标准的入网安全性设计、基于WIA-PA安全标准的数据流安全传输设计、基于WIA-PA安全标准的系统实用性研究设计、基于WIA-PA安全标准的系统性能研究设计。     

WIA-PA网络关键技术的设计与实现*

无线网络技术在工业过程自动化的应用是工业控制领域的又一研究热点。WIA-PA (Wireless Network for Industrial Automation – Process Automation)[1]是IEC认可的工业无线国际标准。WIA-PA网络具有网状和星型混合拓扑结构、自适应调频能力、CSMA与TDMA混合访问机制等技术特点,能够适应复杂工业环境和满足苛刻工业需求,具有很好的可靠性和实时性。本文首先介绍了WIA-PA的体系结构;然后给出了我们在原型网络实现过程中显现的关键技术与目前采用的策略和技术方法,如时间管理、时间同步、网络安全和网状组网等。最后通过原型网络证明了我们设计的可行性和合理性。     

WIA-PA冗余簇首机制

针对WIA-PA星型网络中的簇首瓶颈问题,提出一种适用于WIA-PA网络的冗余簇首机制。规定冗余簇首具有最高优先级入簇,采用心跳信息、跳频技术等实现实时监测和信道的动态冗余,引入休眠机制,降低WIA-PA网络能量的消耗。通过马尔可夫模型进行可信性建模和分析,结果表明该机制具有可靠性。