WirelessHART協(xié)議棧的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、WirelessHART協(xié)議是第一個開放式的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，適用于過程工業(yè)的無線網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用。WirelessHART協(xié)議具有可靠性高，實(shí)時性好，安全性高，使用簡單等特點(diǎn)，可以在一定程度上代替有線網(wǎng)絡(luò)，為工廠過程工業(yè)應(yīng)用提供方便可靠的實(shí)時監(jiān)測、診斷和后臺控制等服務(wù)，對于降低工業(yè)過程自動化的成本，提高生產(chǎn)效率具有重要的意義。
　　本文根據(jù)對2008年通過的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WirelessHART協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的分析和設(shè)備振動監(jiān)測應(yīng)用對無線傳

2、輸網(wǎng)絡(luò)的需求，設(shè)計和開發(fā) WirelessHART協(xié)議棧。首先分析應(yīng)用需求和一個典型的WirelessHART網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計了WirelessHART監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)原型的體系結(jié)構(gòu)，包括 WirelessHART節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)訪問點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)和后臺監(jiān)控軟件；WirelessHART協(xié)議棧軟件的實(shí)現(xiàn)是網(wǎng)絡(luò)原型的核心。然后在選擇Mega128，CC2420和TinyOS的軟硬件平臺上，利用已有IEEE802.15.4協(xié)議的物理層代碼和接口，著重設(shè)計和實(shí)現(xiàn)了 W

3、irelessHART網(wǎng)絡(luò)管理器，數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層的基本功能。網(wǎng)絡(luò)管理器程序負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的路由管理，通信資源管理和時間同步管理。路由管理負(fù)責(zé)整個多跳mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞木S護(hù)，路由表的建立，更新和傳播;通信資源管理負(fù)責(zé)對整個網(wǎng)絡(luò)的時間和信道這二維通信資源的統(tǒng)一分配；時間同步管理設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)時間同步源的動態(tài)選擇和時間同步源之間的同步技術(shù)。數(shù)據(jù)鏈路層主要實(shí)現(xiàn)時分多路訪問(TDMA)方式的點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)通信，網(wǎng)絡(luò)層主要實(shí)現(xiàn)路由轉(zhuǎn)發(fā)，可靠傳輸，具體實(shí)現(xiàn)

4、了圖路由，源路由，代理路由和端到端可靠的傳輸。此外還設(shè)計和實(shí)現(xiàn)了測試用的應(yīng)用層，網(wǎng)關(guān)和后臺監(jiān)控軟件。其中網(wǎng)關(guān)連接WirelessHART網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)訪問點(diǎn)與后臺的以太網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。
　　最后在水電站，實(shí)驗(yàn)室，樓道和校園對開發(fā)的協(xié)議棧進(jìn)行了實(shí)際的功能測試和性能測試。功能測試包括多跳 mesh組網(wǎng)測試，上行數(shù)據(jù)傳輸和下行數(shù)據(jù)傳輸測試;性能測試包括丟包率和端到端傳輸延遲，并給出了評價和分析。
　　本文實(shí)現(xiàn)的 Wirel