工业IEEE802.15.4a标准无线网络性能测试设计与实现

基于IEEE 802.15.4a标准的短距离无线传输技术在工业中得到了广泛的应用,然而,针对IEEE802.15.4a协议工业无线网络的性能测试研究较少,评判工业无线控制系统是否符合工业场合的应用缺乏精确的描述;为评价基于IEEE 802.15.4a标准的工业无线网络的性能,搭建了基于该标准的无线网络测试平台,基于ARM处理器开发了工业无线网络性能测试装置,给出了测试装置的软硬件设计,通过测试获得工业无线网络控制系统的丢包率、吞吐率、协议转换时间等性能指标,测试结果表明该装置能够有效地实现对基于该标准的无线网络进行性能测试,为改善和优化工业无线网络的应用、保证系统的稳定运行提供了有力的依据。     

基于IEEE802.15.4a的工业无线网络嗅探器

针对基于IEEE802.15.4a的工业无线传感器监控网络嗅探器的研究和实现,从分析嗅探器原理,介绍了IEEE802.15.4a协议,详细描述了嗅探器的系统结构及设计中对数据包的捕获和过滤过程。给出了针对4种不同过滤设置条件所对应的类定义,可根据用户要求对指定类型、特定站点或设定时间段及包含热点关键字的数据进行捕获过滤,动态显示网络的实时状况。经过试验,本嗅探器完全达到了设计要求,实现了对无线传感器网络的主动侦听监控。     

基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络性能分析*

通过将IEEE 802.15.4标准中的超帧与无线传感器网络的LEACH协议结合,在星型网络拓扑下,网络节点通过申请超帧中的GTS来进行无冲突的数据通信,对使用GTS传输数据的这一过程进行了研究,从理论上分析了无线传感器网络的网络性能.仿真结果说明了网络控制参数对网络性能的影响,为今后无线传感器网络应用中的参数配置提供了一定的理论基础.     

IEEE 802.15.4协议在矿井无线传感器网络中的改进应用

综合分析了无线传感器网络在煤矿井下的研究发展现状,对无线传感器网络在井下应用的关键问题作了探讨.搭建了无线传感器网络性能分析平台,设计了3种典型的带状井下无线传感器网络仿真场景.仿真结果证明了改进的有效性与必要性.     

基于IEEE802．15．4a标准的工业无线网络节点设计

针对工业自动化领域对无线数据通信的需求以及国内基于切普扩频技术(CSS)的无线短程网络研究太少的现状,从实际应用角度出发,设计了一种基于IEEE802.15.4a标准的工业无线短程网络节点,给出了硬件设计电路图和软件流程图.在所设计的硬件平台基础上,采用CSMA/CA的介质访问控制策略进行组网通信测试,在强电磁干扰的环境中所设计的无线节点能够稳定运行,实时性能满足设计要求,可将该无线节点应用于实际的无线工业现场.     

基于IEEE802．15．4a的无线测控网络协议

为满足工业现场测控任务对网络通信实时性的要求,提出一种基于IEEE80215．4a的无线测控网络协议,其中的令牌控制子层采用令牌机制管理各站点对无线信道的访问,克服了CSMA／CA机制无序竞争的缺陷,保证数据传输的时间确定性,介绍协议栈模型、逻辑令牌环动态建立过程以及令牌故障的自恢复机制,并在硬件平台NanoNET上加以实现。实验结果表明,该协议能够在强电磁干扰环境中稳定运行,具备实时特性。     

基于802.15.4的低速率拒绝休眠攻击及其防御机制研究

拒绝休眠攻击是一类致力于快速耗尽节点能量的特殊拒绝服务攻击,无线传感器网络如何防御恶意节点的低速率拒绝服务攻击,保障节点正常生命周期是一个重要的问题.IEEE 802.15.4作为目前无线传感器网络较常使用的一种MAC协议,存在着信标广播漏洞.本文首次提出了一种针对该漏洞的拒绝休眠攻击方法及其防御机制,并通过仿真实验验证了攻击的危害性和防御机制的有效性.     

基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络

设计实现了一种基于IEEE 802.15.4标准的无线传感器网络,传感器对周围的环境进行监测,内嵌的单片机对数据进行处理,通过基于IEEE 802.15.4标准的无线模块进行无线传输,构成一个无线传感器网络.对无线传感器的结构设计和无线传输网络的具体实现过程进行了阐述,最后,给出了实验数据,并进行了分析.     

工业环境IEEE802.15.4链路的多频道可靠性分析与建模

无线传感器网络协议设计依赖于网络环境中的链路特征.在实际环境中,链路易受外界环境的影响而产生剧烈的变化.但是,目前只有少量的链路模型涉及多频道传输可靠性及其时间变化特征.以丢包率描述链路的可靠性,针对链路可靠性在频道和时间上的变化特征,提出了统计建模的方法,引入丢包率(PDR)和丢包序列(PDS)定量刻画出了链路可靠性与频道、时间的关系.通过在钢铁厂车间、学校实验工厂对2.4GHz的IEEE802.15.4模块进行测试及统计分析,发现数据丢包率服从logistic或log-logistic分布;在一个确定丢包率下,两次数据丢包之间的间隔服从lognormal分布.在此基础上,通过分析干扰链路可靠性的原因,提出了一种工业无线传感器网络链路可靠性模型,并基于此模型对IEEE802.15.4e的两种提案进行了评估和分析.     

增强安全性的IEEE802.15.4协议研究

IEEE 802.15.4标准因其低速率、低成本、低功耗、高质量,被认为是无线传感器网络和无线个人域网络的理想实现技术。简要介绍了无线传感器网络及其主要特点和问题,及无线传感器网络的安全需求。提出了增强安全性的IEEE802.15.4协议SE-IEEE802.15.4研究,其中使用公钥加密算法ECC来实现IEEE802.15.4协议的数字签名。最后采用NS-2平台对其进行仿真,并进行了性能和安全性的分析。     

IEEE802.15.4的CC2530无线数据收发设计

基于TI公司的CC2530实现了IEEE 802.15.4(ZigBee)的无线传感器网络(Wireless Sensor Network,WSN)协议;在分析CSMA-CA算法的基础上,重点讨论了片内集成的命令选通/CSMA-CA处理器的工作机制,同时组建了一个小型星状网络.测试结果表明,在节点通信范围内,节点收发的...     

IEEE802．15．4MAC协议分析与仿真评估

分析论述IEEE802．15．4MAC层协议，运用ns2仿真软件详细分析对等网、星型网及簇树网的网络性能，重点分析节点的能量损耗问题．并对簇树网中节点的平均剩余能量分布加以详细分析。     

IEEE 802.15.4a工业无线标准的研究与应用

对目前常用的几种工业无线标准进行了简单比较,并着重介绍了低速无线个人区域网络的新标准IEEE802．15．4a及其关键技术MDMA和CCS。新标准采用Chirp扩频物理层技术作为物理层标准,对工业环境中的干扰等具有很强的鲁棒性。以IEEE802．15．4a为基础,在现场总线测控系统中构建了无线子网段,实验表明系统处于稳定运行状态,且满足一般流程工业要求。该实例为工业无线网络接入到有线网络提供了一种解决方案,新标准在工业现场的短距离传输方面将会有广阔的应用前景。     

基于IEEE 802.15.4协议的物联网节点通信编程

在基于物联网的高校后勤数字化建设项目中,对点到点节点的无线数据传输进行了设计。设计包括协议选取,硬件设计、软件设计、具体设计及最终的编程实现。完成了TinyOS系统中的程序编写,实现了项目建设中的点到点节点无线数据传输的设计要求。     

Scheduling of wireless control networks based on IEEE 802.15.4 networks: Mixed traffic environment

This paper describes a scheduling method of wireless control networks for factory automation using IEEE 802.15.4 networks. The superframe of IEEE 802.15.4 is used for the transmission of real-time mixed data for wireless control systems. The schedulability of real-time data is defined, and scheduling algorithms are proposed for the efficient transmission of real-time mixed traffic. Simulation results show enhancements in the average network utilization and packet drop rate for real-time data.     

基于IEEE 802.15.4标准技术的无线远程自动监测传感器网络的设计与实现

首先介绍了IEEE 802．15．4/ZigBee标准协议,然后讨论了无线传感器网络的软件与硬件设计原则,进而给出了基于IEEE 802．15．4/ZigBee技术的无线远程自动监测传感器网络的设计实现方案,最后展望了无线传感器网络的发展前景。     

基于IEEE 802.15.4的低复杂度OQPSK全数字调制方法

深入研究IEEE802.15.4协议中经半正弦函数成型的OQPSK调制信号中相邻相位的变化特征,为便于调制算法的全数字电路实现,对基带调制算法进行了数字化处理。同时,本文提出一种循环移位和查找表相结合的方法降低电路复杂度,有效减小了调制器的实现成本。仿真及FPGA综合结果表明:该方法简单易行,逻辑单元数和存储器比特数仅分别为52和72,满足无线传感网络低成本的要求。     

IEEE 802.15.4 MAC 的分析与性能评估

本文针对无线传感网络中如何提高网络的传输性能的问题,提出了对不同的网络拓扑结构采用不同的传输方式。在分析了网络中两种不同的网络结构:"树形"结构及"网形"结构的基础上,运用NS2网络仿真软件,重点分析了在信标使能和非信标使能两种不同的传输方式下,通过改变发包速率来仿真两种不同网络结构中的分组投递率(丢包率)、平均端到端延时和路由开销等网络性能参数。实验结果表明,对不同的网络拓扑结构,有针对性地采用不同的传输方式确实可以提高其传输性能。     

面向IEEE802.15.4协议的跳频信道接入方法

IEEE802.15.4协议中2.4 GHz频段的信道极易受Wi-Fi等信号干扰,且其规定节点丢失信标帧数量超过aMaxLost?Beacons 就判定为孤立节点,需要重新扫描信道进行重新同步,这必将导致较大吞吐量降低和时间消耗。本文分析IEEE802.15.4和IEEE802.11在2.4 GHz频段中信道重叠规律,提出一种利用信标帧的周期性作为跳频函数输入变量生成的跳频序列,以此快速选择未受干扰的信道,该方法不需增加信标帧负荷和开销,且简单易实现。Wi-Fi干扰源测试结果表明,平均吞吐量最低能提高约16%,平均传输延迟由25.86 ms降低到9.07 ms。     

基于随机网络演算的无线传感器网络延时研究

基于随机网络演算研究了无线传感器网络中延时相关问题,通过随机网络演算建立随机到达曲线和随机服务曲线模型,推导出单个节点和端到端的延时统计界.与节点到节点计算方法的延时界相比,演算方法更为简单.另外,随机延时界比确定性延时界具有更好的包络性,给出了违背界的函数.数值结果表明,运用SNC的卷积公式求得的概率统计型延时边界的结论具有更严格包络性,对无线传感器网络配置和QoS控制具有较强参考意义.