基于IEEE802.11的无线基金会现场总线

通过对过程工业通信需求、基金会现场总线和IEEE802.11通信机制的分析,本文提出了基于IEEE802.11的无线基金会现场总线,说明了它的网络结构、通信协议体系和各层功能。详细分析了H1网络的数据链路层协议,它集成了集中控制和分布竞争的信道访问机制,信道划分为周期性超帧,包含无竞争段、竞争段和预定通信段。性能分析表明,无线基金会现场总线可以满足工业无线通信实时性、可靠性、灵活性和低能耗的要求。     

基于802.15.6协议的MAC层接入访问方法研究

近年来,人体局域网(BAN,Body Area Network)迅速崛起,它是通过附着在人体表面或植入人体内的传感器系列节点在人体范围内进行通信的新型无线传感器网络。BAN节点具有能耗小,可扩展性高等特点,在人们的日常生活、医疗等领域广泛应用。它将采集到的生命体征信息ECG(Electrocardiogram),EEG(Electroencephalography)等汇聚到智能终端,通过现有的宽带无线传输网进行数据的传输,即可以实现随时随地的"自我感知""自我跟踪",极大的满足了医疗领域智慧医疗的需求。本文研究了通用网络MAC层中典型的三种接入方式Aloha、S-aloha、CSMA(Carrier Sense Multiple Access),比较其对整体网络性能的影响,并以15.6协议中规定的超帧结构为基础提出了一种具有业务优先级的新型超帧结构。在此帧结构中的竞争阶段运用S-aloha接入机制,在OPNET仿真平台上通过改变节点数个数、信道码率、数据包大小等参数分析对比出最适合BAN接入机制的模型。     

时钟同步调度的多跳机械振动WSN多信道传输法

针对机械振动无线传感器网络(wireless sensor networks,简称WSNs)在多跳应用中因信道竞争激烈导致大量振动数据传输速率低的问题,提出了一种基于时钟同步调度的多跳机械振动WSN多信道数据传输方法,从时钟同步精度、网络调度效率和信道干扰等方面提高多跳网络数据传输性能。首先,采用基于信标时序补偿的多跳网络时钟同步方法,实现数据传输的全网同步调度;其次,通过父子链路时序轮转的数据传输调度方法,确保节点有效传输时间最大化;然后,采用干扰最小化信道分配方法实现多跳网络传输信道分配,避免邻频干扰对多信道并行数据传输的影响;最后,通过丢包检测重传机制保证数据传输可靠性,避免振动数据丢失。多信道数据传输性能测试结果表明,该方法可以将多跳网络数据传输速率从10kbps提高至70kbps以上,满足多跳机械振动WSN数据传输需求。     

面向智能汽车的Ethernet AVB网络设计与优化

为确保车载Ethernet AVB网络的传输实时性,在分析智能汽车网络拓扑结构和消息特性基础上,引入预定流量类型,给出面向音视频流和实时控制类消息流混合传输的时间感知整形调度机制;推导出该机制下流预留(SR)类消息的最坏响应时间计算式;给出IEEE标准预留带宽参数配置方法导致网络不可调度的证明,并以超预留带宽最小为目标,以IEEE标准规定的最大预留带宽和SR类消息响应时间为约束,提出Ethernet AVB网络超预留带宽优化设计模型,给出求解该模型的OAPO和OBPO算法。在Vector CANoe中的试验结果表明:与IEEE标准中配置方法相比,所提出的方法不仅可以确保Ethernet AVB网络中各类消息传输的实时性,而且还能使网络预留带宽达到最优,进而更好地满足智能汽车网络高速实时的通信要求。     

802.16d系统的视频跨层容错传输机制

为了提高IEEE 802.16d系统的吞吐量和无线信道的视频质量,提出了估计物理层正交频分复用(OFDM)符号错误程度的方法,设计了视频跨层容错传输机制.在物理层用幸存路径的平均量度实时估计OFDM符号错误程度,得到了数据错误级因子(Ef);MAC层根据容错门限和Ef值决定是否上传CRC校验出错的数据包.同时,应用层采...     

EPA系统数据发送时间片的自适应调整方法研究

根据EPA (ethernet for plant automation)系统中数据发送时间片的设置规则及其与确定性调度参数的相互作用机制,提出了一种数据发送时间片自适应调整方案EPA-TSA (EPA timeslice self-adaptive adjustment),该方案能够实现数据发送时间片根据网络负载的变化自动调整以使其利用效率得到提高.应用该方案,各个设备首先通过打时间戳的方法获得其数据发送需求时间,再调用自适应设置算法确定时间片自适应设置值,然后通过在非周期数据发送声明报文中增加字段的方法实现该值的传输,最后各个设备根据自适应设置值调整其确定性调度参数,以此完成数据发送时间片的调整设置.文中效果分析和实例分析表明该方案能够有效提高系统的实时性能.     

基于改进NSGA2的柔性车间多目标智能调度问题研究

通过分析现有柔性车间调度问题特点和对相关算法进行研究,提出了基于改进非支配排序遗传算法(Non-Dominated Sorted Genetic Algorithm-II,NSGA2)的调度方法求解该问题。针对非支配排序遗传算法中存在种群多样性低、运算速度慢等缺点,提出了基于拥挤度的自适应交叉算子,并借鉴竞标机制思想,将竞争选择方法引入非支配排序遗传算法中,以提高求解质量。通过实验仿真以验证所提算法的有效性与可行性。     

面向实时监测的无线传感网低功耗通信策略

现场监测是无线传感网的主要应用领域之一,具有部署周期长、节点电池供电、感知数据实时上传等特点。针对此类数据采集应用的特点,提出了一种基于前导序列唤醒机制的媒体访问控制(MAC)层调度策略。通过对数据上传路径的节点唤醒时间的协调调度,减小了发送节点前导序列的长度,降低了节点的能耗和信道竞争的开销,提高了异常数据上传的实时性。对于多跳树形网络,本策略与现有的低功耗MAC协议进行了能耗分析对比。通过仿真和实验,验证了本策略的有效性,在保证数据实时性和投递率的同时,大大提高了网络寿命。     

面向HAS视频的可扩展参数化MOS模型EI北大核心CSCD

基于HTTP的自适应流媒体(HTTP adaptive streaming,HAS)业务已在全世界范围内得到广泛应用。针对HAS在传输机制和业务模式与传统基于RTSP/RTP的IPTV框架的本质区别,对HAS视频的体验质量进行度量,需要考虑HTTP环境下的网络传输和客户端参数的影响。提出一种可扩展的参数化MOS模型,将视频比特率、帧率、初始延时以及播放期间的缓冲等待作为基础量化参数,分别构建相应的MOS影响因子,并以可扩展的方式最终输出面向HAS的综合MOS分数。通过与经典主观数据集的对比试验,提出的参数化MOS模型较好的反映了用户在HAS环境下的主观体验,同时在不同清晰度视频集的主观试验结果中表现出高度相关性,验证了模型的实用性和有效性。     

基于面向TTE的新型数据综合系统的设计与实现

针对传统总线无法实时网络传输,新型总线时间触发以太网(TTE)兼容IP协议和IEEE802.3协议,但TT业务和BE业务需设备满足TTE协议,实际工程缺少适用性的问题,设计了一种基于FPGA的时间触发以太网数据综合系统。该数据综合系统以FPGA作为核心控制器,千兆网作为主要通信接口,在满足高速率、高宽带、高灵活的前提下,设计出数据综合模块,将多种传统总线与TTE总线良好兼容。试验结果表明：系统在同步精度高达40 ns、通信抖动仅为392 ns的前提下,数据转换收发无误码现象。同时将多种数据混合编帧,具备极高的稳定性与灵活性,为TTE网络数据服务于实际工程提供了可靠的解决方案。     

IEEE802.11p无线车载自组网络协议的性能分析与模拟

IEEE 802.11p WAVE（Wireless Access in Vehicular Environment）通信协议主要用于高速率的车辆之间（V2V：Vehicular toVehicular）以及车辆与路边基础设施之间（V2I：Vehicular to Infrastructure）的资料数据交换。文章主要对NS-2下IEEE 802.11p的网络性能的模拟情况进行了研究。首先介绍了WAVE系统以及IEEE 802.11p协议标准,在此基础上采用NS-2仿真软件对IEEE802.11p协议进行模拟,同时还对IEEE 802.11a协议进行仿真,并对两者仿真结果进行分析总结。验证了IEEE 802.11p协议是专为车载无线网络设计的一种协议的合理性。     

城市车载Ad Hoc网络的模拟研究

车载自组网是近年来无线网络以及智能交通领域的研究热点之一。在真实环境中测试和评估车载自组网的协议和应用有很大难度,因此利用车载自组网仿真工具进行研究就成为了一种很有效的技术手段。文章介绍应用典型仿真器NS-2模拟在城区交通环境下IEEE 802.11 a和IEEE 802.11p协议通信的性能,并对其仿真结果进行对比总结。验证了IEEE 802.11p协议运用于无线车载自组网络的可行性和合理性。     

NDIS-based four-layer architecture for IEEE 802.11b with a virtual scheduling algorithm

This paper examines the feasibility of using the IEEE 802.11b protocol for wireless networked control systems (NCSs). The IEEE 802.11b protocol is not suitable for industrial networking because the medium access control method is contention-based CSMA/CA, which exhibits unstable performance with an unbounded delay distribution under heavy traffic. To avoid these limitations, we present a four-layer architecture for IEEE 802.11b based on the network driver interface specification (NDIS) combined with a virtual scheduling algorithm. We compared the performance of the NDIS-based wireless NCS to that of a conventional wireless NCS. Experimental results showed that the NDIS-based four-layer architecture for IEEE 802.11b is a very promising alternative for wireless industrial networking.     

An 802.11 n wireless local area network transmission scheme for wireless telemedicine applications

In this paper, an 802.11 n transmission scheme is proposed for wireless telemedicine applications. IEEE 802.11n standards, a power assignment strategy, space-time block coding (STBC), and an object composition Petri net (OCPN) model are adopted. With the proposed wireless system, G.729 audio bit streams, Joint Photographic Experts Group 2000 (JPEG 2000) clinical images, and Moving Picture Experts Group 4 (MPEG-4) video bit streams achieve a transmission bit error rate (BER) of 10-7, 10-4, and 103 simultaneously. The proposed system meets the requirements prescribed for wireless telemedicine applications. An essential feature of this proposed transmission scheme is that clinical information that requires a high quality of service (QoS) is transmitted at a high power transmission rate with significant error protection. For maximizing resource utilization and minimizing the total transmission power, STBC and adaptive modulation techniques are used in the proposed 802.11 n wireless telemedicine system. Further, low power, direct mapping (DM), low-error protection scheme, and high-level modulation are adopted for messages that can tolerate a high BER. With the proposed transmission scheme, the required reliability of communication can be achieved. Our simulation results have shown that the proposed 802.11 n transmission scheme can be used for developing effective wireless telemedicine systems.     

无线传感器网轮询接入控制平均查询周期分析

在IEEE 802.11 PCF机制的基础上,结合休眠状态,采用概率母函数和嵌入马尔可夫链的方法对具有休眠的限定K=1轮询服务系统进行了数学建模分析,对系统一阶特性量即平均查询周期进行了精确解析,从理论上分析了休眠对系统的影响,克服了在分析无线传感网络性能时,忽略休眠状态而仅依靠实验和能耗模型进行性能分析的不足。仿真分析了节点的能耗与休眠等特性,验证了理论分析的正确性,引入休眠因子使查询周期的计算误差从4%下降到接近0%,表明休眠状态在分析模型中不应被忽略。     

Industrial high-speed wireless synchronous data acquisition system with real-time data compression

In this paper, an industrial wireless data acquisition system (WDAS) is presented. This system aims to change the inflexibility of wired system and improve the wireless transmission rate. First, the WDAS system consists of one wireless gateway and some wireless data acquisition terminals (WDAT), and IEEE 802.11n protocol is used to construct a multipoint distribution network. Then, in order to simplify the synchronous method and the data packet structure, we design a synchronous solution which adopts the console aided control method. The adaptive frequency and amplitude (AFA) compression algorithm is employed to reduce the data redundancy. Consequently, system can transmit more data by limited bandwidth. Last, some experiments of the compression algorithm are given to show the effectiveness of the AFA algorithm. By using the proposed system, distributed signals are synchronously measured and, hence, real-time analysis can be realized.     

承压管道检测机器人的多级通讯系统

介绍了一种承压管道检测机器人的多级通讯系统,对多级通讯系统的网络结构和软件流程作了全面介绍。重点介绍了无线局城网技术在承压管道检测机器人远程监控中的应用,实现了对机器人的远程监控。机器人本体的所有末端执行器都是标准串口设备,本文提出了一种能使传统的RS-232／422／485设备,立即转换成具备TCP／IP网络界面的网络外设的经济、快速的解决方案。     

企业无线局域网运行中的安全缺陷及其安全架构方案

分析了WLAN面临的几类安全威胁以及WLAN与LAN在安全问题上的差异;对于目前在企业无线局域网中常用的IEEE802.11技术中的安全漏洞进行逐个解析。在此基础上介绍了两种采用严格的层次结构和使用多种技术的安全WLAN架构:1.使用VLAN保护WLAN;2.使用IPSec保护WLAN。     

基于无线传感器网络的煤矿监测预警系统

现有的有线煤矿监测预警系统只能在主矿道中应用,而复杂的地下工作区域仍是监测预警的"盲区".为了能够有效地解决这一问题并且减少事故的发生,本文提出了一种基于无线传感器网络和嵌入式平台的监测预警系统.通过传感器,对环境中CO、CH4、温度、湿度、光强等值进行监测.该系统采用了IEEE802.11MAC协议CSMA/CA,以及DCF模式.同时采用了MESH无线传感器网络分析与管理平台,利用此平台收集每一个节点的信息,进行数据汇聚与进一步数据分析,根据所收集的各节点数据自动生成相应图表和做出超限报警提示.