基于認(rèn)知技術(shù)的WirelessHART協(xié)議研究.pdf

1、WirelessHART協(xié)議是一種專門應(yīng)用于工業(yè)過程自動化控制領(lǐng)域并具有安全與穩(wěn)健等特點的無線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，用于工業(yè)過程監(jiān)控、在線測試與診斷、環(huán)境監(jiān)測、居住地監(jiān)控等領(lǐng)域，對降低工業(yè)過程自動化領(lǐng)域生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率具有非常積極的意義。認(rèn)知技術(shù)可通過采用認(rèn)知的原理來提高資源的利用率，并在網(wǎng)絡(luò)的端到端性能方面予以改善?；谏鲜鰧嶋H需求，本文以在WirelessHART協(xié)議的基礎(chǔ)上實現(xiàn)認(rèn)知無線電仿真模型為最終目的，對Wireles

2、sHART網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、認(rèn)知無線電模型和NS2仿真相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了研究。
　　本文首先詳細(xì)介紹了WirelessHART網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、物理層和介質(zhì)訪問控制層(MAC)等各協(xié)議層的細(xì)節(jié)問題和TDMA狀態(tài)機、自適應(yīng)跳頻等關(guān)鍵技術(shù)，達(dá)到從整體上對該協(xié)議的認(rèn)識。接著探討了NS2仿真的基本原理、無線仿真模型和移動節(jié)點模型，選擇性能較高并滿足IEEE802.15.4物理層硬件要求的射頻芯片CC2430作為物理層參數(shù)參考，在NS2中搭建協(xié)議棧模型，設(shè)置了

3、不同的典型NS2仿真場景，對WirelessHART協(xié)議的端到端延遲、抖動率、吞吐量及能耗進(jìn)行了仿真分析，通過仿真結(jié)果驗證了基于WirelessHART協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)性能良好，完全滿足工業(yè)無線技術(shù)的需求。最后，將認(rèn)知技術(shù)引入WirelessHART協(xié)議，使認(rèn)知節(jié)點能夠在數(shù)據(jù)包傳輸發(fā)生沖突時自動掃描頻譜空穴，重新建立信道來發(fā)送數(shù)據(jù)，以提高其對頻譜資源的利用率，改善端到端的延遲和吞吐量，通過擴展NS2組件和功能后的仿真實驗證明此認(rèn)知模型有效實現(xiàn)