两信道物联网协议分析仪的设计与实现

在研究了物联网协议和无线射频技术的基础上,设计并实现了两信道物联网协议分析仪.该分析仪由数据采集器和上位机协议分析软件组成,采用空中捕获的无线射频技术,能实时采集2.4 GHz ISM频段上任意两个信道的无线数据报文;并提出了一种基于特征位的快速匹配算法,应用于协议解码模块,从而快速提高协议分析仪的分析速率.本协议分析仪实现了协议分析、网络监控、故障诊断等功能,可面向ISA100.11a、ZigBee、WIA-PA、6LoWPAN、IEEE802.15.4E五套物联网协议.实验结果表明,该分析仪单帧处理时间小于10s,且10m监控范围内丢包率小于1％,是一款简单、实时和有效的网络查错、测试以及性能维护工具.     

面向物联网两信道多协议分析仪的设计

面向物联网的两信道多协议分析仪是针对多种无线物联网协议开发的数据包分析设备。通过上位机软件的配置,可对2．4GHz 16个信道和433／780MHz频段进行数据包采集,并验证数据包的协议一致性。同时,该协议分析仪还可以作为协议测试中的激励源,对被测设备进行激励,从而对协议本身声明的一些功能进行一致性测试。     

DSMAC:一种适于无线多媒体传感器网络的信道接入协议

多媒体传感器网络作为一种多媒体信息获取和处理方式,已在军事、民用及商业领域中显示出广阔的应用前景.信道接入协议能否高效地使用无线信道是保证无线多媒体传感器网络通信的最关键的因素之一.分析支持多媒体业务传输的无线传感器网络信道接入协议的要求,提出适于多媒体传感器网络提供区分服务的信道接入协议--DSMAC(different service medium access control),对实时业务与非实时业务实现了区分服务,在信道接入帧内的随机竞争期实现突发业务及时接入,支持突发多媒体业务实时传输,并提出了多信道簇间传输方式,避免了隐终端冲突.最后,对协议的服务区分、实时性、吞吐量以及能量有效性等性能进行了仿真实验,验证了其优良性能.     

精确时间同步协议在空间无线信道下的适应性研究

IEEE1588协议定义的精确时间协议（Precision Time Protocol,PTP）能够实现地面以太网网络节点中的时钟同步,达到亚微秒级时间同步精度。相比于稳定的地面以太网环境,深空网络环境具有长时延、时延抖动及信道不对称等特点。对PTP协议在深空邻近空间无线信道下的时间同步性能进行了研究。首先,介绍了PTP协议的同步原理。其次,对深空邻近无线网络信道环境对于适用于地面以太网环境的PTP协议时间同步性能的影响进行了分析,并提出采用卡尔曼滤波算法和设定主从时钟钟差阈值相结合的方法,对PTP协议进行适应性改进。最后,采用损伤仪和测试仪模拟深空邻近无线网络信道环境,利用时钟分析仪对软件结合硬件实现的PTP协议进行了时间同步性能测试。测试结果表明,改进后的PTP协议提高了在深空邻近空间无线信道下时间同步的精度和稳定性。     

多信道无线信道建模方案

分析OPNET仿真环境中现有的无线信道建模方案,针对其在多信道仿真中的问题,提出一种新的无线信道建模方案,以弥补原有方案在节点进行信道切换时无法实时侦听信道状态的缺陷,保证动态多信道环境中物理载波侦听的实时性。通过对无线自组织网络多信道MAC层协议的仿真及仿真数据的分析,验证了新方案适用于多信道网络的场景仿真。     

无线传感器网络MAC协议实时性研究

MAC协议决定着无线信道的使用方式,是保证网络高效通信的关键协议。通过分析无线传感器网络的特点,针对应用需求,讨论影响MAC协议设计的有关问题,研究和比较了当前典型的无线传感器网络MAC协议的主要机制及实时性,展望了无线传感器网络实时MAC协议的进一步研究策略和发展趋势。     

无连接多级可靠传输协议的研究与设计

为满足窄带信道上各种应用对传输可靠性以及实效性的不同需求,设计并实现了一种面向无连接且具备多级可靠性的传输协议(CMRTP).对该协议的格式、处理机制进行了阐述,最后通过在特定环境下的测试,将CMRTP协议与UDP协议和TCP协议进行了对比.该协议具有多级可靠性,这在窄信道特别是无线信道传输上有着较广阔的应用前景.     

基于无线通信网的桥梁检测系统中转器设计

针对现有桥梁应变多点检测中存在的问题引入无线通信、嵌入式、低功耗等技术,使用C8051微控制器和nRF905无线芯片实现无线组网中转,增加组网能力及测量距离。设计完善的特定无线网络通信协议和基于该协议之上的网络调试接口,使有限的信道得到最大利用,无线数据传输速率得到提高,并增强调试安装测试的灵活性、适应性。该系统不仅能完成传统的静态测试,而且能完成动态测试和单路实时显示。     

无线网状网中基于TDMA模式的QoS路由策略

为支持无线网状网中具有服务质量（QoS）需求的实时应用,提出基于TDMA模式服务质量路由策略TD-MQR。对网络进行分层,提出新的链路指标值,在考虑链路容量和无线信道间干扰的基础上对网络的流量进行路由和调度。仿真表明,该协议能够对WMN中实时应用提供QoS保证。     

基于多步信道预约机制的多址接入协议研究

无线自组织网络(Ad Hoc网络)中实时业务的传输需要网络协议提供较为可靠的服务质量保证(Qos保证),而现有多址接入协议一般未能提供较好的Qos支持。在单步信道预约思想的基础上,提出了一种基于更为可靠的多步信道预约机制的多址接入协议,其利用实时业务分组的周期性特点,对无线信道资源进行多步预约,从而保证了实时业务的可靠传输。仿真实验表明,相较于单步信道预约机制,多步信道预约机制对网络的多址接入性能有较好的改进。     

实时工业以太网无线通信节点的设计与实现

实时控制网络是新型网络化、智能化工业装备的重要支撑技术。在研究POWERLINK实时工业以太网协议的基础上,以FPGA为核心,设计和实现了一个实时无线通信嵌入式硬件节点。其中,以FPGA作为实时网络协议栈处理单元,采用并行接口与主控单元实现高速数据交互,并基于典型射频模块实现无线数据传输接口,可支持高速无线数据传输。通过所集成POWERLINK IP核的实时链路层管理机制,实现了工业网络中多节点间数据的无线实时传输。     

End-to-end Delay Analysis for Mixed-criticality WirelessHART Networks

WirelessHART, as a robust and reliable wireless protocol, has been widely-used in industrial wireless sensoractuator networks. Its real-time performance has been extensively studied, but limited to the single criticality case. Many advanced applications have mixed-criticality communications, where different data flows come with different levels of importance or criticality. Hence, in this paper, we study the real-time mixedcriticality communication using WirelessHART protocol, and propose an end-to-end delay analysis approach based on fixed priority scheduling. To the best of our knowledge, this is the first work that introduces the concept of mixed-criticality into wireless sensor-actuator networks. Evaluation results show the effectiveness and efficacy of our approach.      

面向菊花链拓扑结构的以太网高效实时协议

在工业自动化领域,采用菊花链拓扑结构的实时以太网得到了较为广泛的应用.在这种结构上,应用时间槽调度实时协议会由于数据交换次数的增多、延迟增大带来较为严重的效率问题.文章在分析其效率问题产生根源的基础上,提出一种高效实时协议.该协议能够充分利用实时以太网的全双工特性,减小数据交换延迟的影响.理论分析和实验结果证明,此协议能有效利用带宽,对通信效率有较大的改善.为采用菊花链拓扑结构的实时以太网,在工业领域的应用提供了更好的支持.     

基于ARM与图像仿真的无线测控终端

针对工业设备的实时数据检测及控制信号多样化问题,设计一个基于ARM与图像仿真的无线渊控终端.利用ARM芯片的片内片外资源简化系统硬件结构,通过移植PC/OS-II和UCGUI实现自定义通信协议,采用图像仿真方法对运行设备进行同态虚拟构建及动态显示.应用结果表明,该终端可加强工业数据采集及分析处理的能力,提高系统人员的工...     

能源数据综合采集系统的研究

分析了RS485总线、GPRS、WiFi这三种现有的矿山能源数据采集方式的优缺点,指出应引入新的数据采集方式,以提高数据采集的准确性和及时性;给出了一种能源数据综合采集系统的总体结构,指出该系统可根据矿山实际情况灵活采用有线、无线、人工方式采集能源数据;提出在综合利用现有工业以太网和数据采集方式的基础上,将Modbus串行通信协议和ZigBee无线通信协议应用于能源数据综合采集系统中的方案,以提高系统数据采集的稳定性;介绍了集中器的硬件结构,指出该集中器具有多种数据接口,可以方便地与其它设备互联,实现能源数据的有效传输。     

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。     

基于IEEE 8021.54.的工业无线网实时性改进方法

在面向工业自动化的无线传感网络应用中,实时性是一个非常重要的议题。而在诸多标准当中,IEEE802.15.4在工业无线传感网中有巨大的发展潜力。本文分析了现有的IEEE802.15.4的保证时隙(GTS)在工业应用中实时性方面存在的不足,结合工业应用各类业务的需求,对GTS的调度方法、发布方法进行了相应的改进。     

基于层次结构的工业无线网络时间同步协议*

为满足工业无线应用对时间同步的需求,根据工业无线的特点设计了基于层次结构的工业无线网络时间同步协议,并通过实验从实时性、可扩展性和稳定性验证了协议的有效性。     

大型装备状态监测无线传感器网络的研究

为解决复杂工业环境下无线传感器网络的长距离可靠通信问题,对射频接收电路进行了优化设计.采用动静态分配的多信道方法提出并实现了一种实用的通信协议,还研究了装备状态监测用传感接口的设计方法.通过实际测试,表明所研制的传感器网络实时性和抗干扰性明显提高,能满足大型装备的现场监测要求.