基于鏈路質(zhì)量度量的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)路由策略研究.pdf

1、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制領(lǐng)域也有了天翻地覆的變化。無線熱潮也滲透到了工業(yè)領(lǐng)域中,在其引領(lǐng)之下,工業(yè)無線通信技術(shù)得到了快速發(fā)展。工業(yè)無線通信技術(shù)是一種面向設(shè)備間信息交互的無線通信技術(shù),是對現(xiàn)有工業(yè)通信技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用方向上的功能擴(kuò)展和提升。工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA-PA模型(Wireless Networks for Industrial Automation-ProcessAutomation)是我國一項(xiàng)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的無線網(wǎng)絡(luò)

2、技術(shù)。它是在國家863項(xiàng)目的支持下由中科院沈陽所、西南大學(xué)等10余家單位共同研究開發(fā)的。WIA-PA是基于IEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的用于工業(yè)過程測量、監(jiān)視與控制的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),是一項(xiàng)近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低成本的雙向無線通信技術(shù)。在工業(yè)控制領(lǐng)域中具有深厚的發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景。
　　 WIA-PA技術(shù)采用Mesh+Start雙層拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),Mesh層主要是由網(wǎng)關(guān)和路由設(shè)備構(gòu)成,start層主要是由路由設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成。

3、現(xiàn)場設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層不具備路由功能,因此在WIA-PA網(wǎng)絡(luò)中所有的路由節(jié)點(diǎn)幾乎都處于同等地位,這一特點(diǎn)也同Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)具有極大的相似性。WIA-PA技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù),目前對其路由技術(shù)方面研究較少。而Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過多年的研究應(yīng)用則有較多典型的路由研究。鑒于WIA-PA和Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的相似性,本文從Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議入手,對其傳統(tǒng)的路由協(xié)議進(jìn)行分析比較。在此基礎(chǔ)上結(jié)合WIA-PA網(wǎng)絡(luò)自身的特點(diǎn),對其應(yīng)用在WIA-PA中

4、的不足之處進(jìn)行改進(jìn),提出適合WIA-PA的路由算法。
　　 本文首先介紹了論文工作的背景、意義以及所做工作,同時對工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)WIA-PA的結(jié)構(gòu)和特征給出了詳細(xì)描述。WIA-PA主要應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域,對網(wǎng)絡(luò)的可靠性和實(shí)時性都有較高要求。而實(shí)際的工業(yè)環(huán)境都十分惡劣,干擾因素復(fù)雜多樣,對網(wǎng)絡(luò)的鏈路質(zhì)量會造成一定影響。鏈路質(zhì)量對網(wǎng)絡(luò)通信的效率和可靠性又具有十分重要的意義。因此在設(shè)計(jì)路由協(xié)議的過程中,將鏈路質(zhì)量作為考慮因素能對網(wǎng)絡(luò)通信

5、的可靠性提供保障。目前對無線網(wǎng)絡(luò)的鏈路質(zhì)量度量方法主要有ETX、RSSI、LQI、WMEWMA等。本文對鏈路質(zhì)量度量方法和設(shè)計(jì)WIA-PA路由協(xié)議的要求進(jìn)行了分析,并且在此工作的基礎(chǔ)上從基于鏈路質(zhì)量度量的路由協(xié)議的角度出發(fā),對與WIA-PA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相似的Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議進(jìn)行研究。在深入分析Ad-Hoc網(wǎng)絡(luò)典型的路由協(xié)議在WIA-PA中的應(yīng)用之后本文選擇AODV路由算法作為研究對象,并針對AODV協(xié)議僅以最小跳數(shù)為依據(jù)進(jìn)行路由,