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基于EPA的工业无线网络可靠调度技术研究

作　者: 程峰
导　师: 褚健; 冯冬芹
学　校: 浙江大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: EPA工业无线可靠调度 TDMA FDMA
分类号: TN92
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 3次
引　用: 0次
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内容摘要

由于工业应用对于数据可靠性要求较高,通信调度可靠性问题一直是工业无线技术迫切需要解决的重要问题。本文在EPA无线平台的基础上,研究了典型二层工业无线网络的可靠调度问题,针对不同层次网络拓扑结构特点和应用需求,分别提出针对簇内网络的分布式可靠调度算法与针对簇间网络的集中式可靠调度算法。本文主要完成了以下工作：(1)分别从网络拓扑结构、设备类型以及信道资源分配等方面对EPA工业无线技术进行了研究,并搭建网络节点软硬件平台,为下文研究内容奠定基础。(2)针对簇首设备计算能力有限、簇内网络节点个数较少的特点提出了簇内网络分布式可靠调度算法。该算法在TDMA介质访问机制基础上为每个节点分配短地址,高效解决了簇内寻址问题。同时,根据短地址信息对簇内节点分配时间片用于数据递交和重传,实现确定性调度。在此基础之上,提出了基于多径的可靠路径机制和最短路径扩散机制,保障数据传输的可靠性。(3)针对簇间网络设备资源有限、资源分配复杂、实时性需求多样的特点,提出了用于Mesh网络的集中式可靠调度算法。该算法利用差值队列实现具有不同实时性需求节点的统一调度；将可用信道划分为重传信道和传输信道,实现重传链路与已调度链路的协同工作,提高调度可靠性；将传输信道划分为重传传输信道和非重传传输信道,减少了调度时槽数,提高了实时性。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
目次  8-11
1 绪论  11-22
  1.1 课题背景与研究意义  11-14
  1.2 课题研究现状  14-19
    1.2.1 调度算法研究现状  15-18
    1.2.2 工业无线调度方式  18-19
  1.3 研究内容与论文安排  19-22
2 EPA工业无线技术及调度策略  22-32
  2.1 EPA数据链路层技术  22-24
  2.2 EPA网络拓扑结构与设备类型  24-26
  2.3 EPA节点加入与离开  26-27
    2.3.1 节点加入  26
    2.3.2 节点离开  26-27
  2.4 EPA信道资源分配  27-30
  2.5 EPA无线调度策略  30-31
  2.6 本章小结  31-32
3 EPA工业无线平台搭建  32-40
  3.1 硬件设计  32-33
  3.2 软件设计  33-39
    3.2.1 数据收发模块  35-36
    3.2.2 簇首管理模块  36-37
    3.2.3 时钟同步模块  37-38
    3.2.4 组网模块  38-39
  3.3 本章小结  39-40
4 簇内网络分布式可靠调度技术  40-55
  4.1 基于TDMA的介质访问  40-41
  4.2 节点时间片分配  41-43
  4.3 基于多径的可靠路径机制  43-50
    4.3.1 邻居链表  43-45
    4.3.2 主路径形成  45
    4.3.3 备份路径形成  45-47
    4.3.4 路径选择与最短路径扩散机制  47-50
  4.4 算法复杂度分析  50-51
    4.4.1 主路径获取  50-51
    4.4.2 邻居表与备份路径建立  51
    4.4.3 最短路径扩散与路径选择  51
  4.5 测试结果  51-54
  4.6 本章小结  54-55
5 簇间网络集中式可靠调度技术  55-82
  5.1 Mesh网络图模型  55
  5.2 无线网络中的两类冲突  55-56
  5.3 树型调度模型分析  56-59
  5.4 算法设计与实现  59-69
    5.4.1 调度树的生成  59-60
    5.4.2 节点不同实时性需求  60-63
    5.4.3 节点工作状态确定  63-65
    5.4.4 调度表的填充  65-69
  5.5 数据传输可靠性  69-75
  5.6 测试结果  75-80
    5.6.1 最大子节点个数对网络性能的影响  75-76
    5.6.2 信道个数对调度时槽数的影响  76-77
    5.6.3 信道个数对时槽最大网络吞吐量的影响  77
    5.6.4 信道个数对数据正确接收率的影响  77-78
    5.6.5 重传信道对数据正确接收率的影响  78
    5.6.6 重传信道阈值对调度时槽数的影响  78-79
    5.6.7 干扰对数据正确接收率的影响  79-80
    5.6.8 信道间干扰对数据正确接收率的影响  80
  5.7 本章小结  80-82
6 总结与展望  82-84
  6.1 工作总结  82
  6.2 工作展望  82-84
参考文献  84-87
作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果  87
  文章撰写  87
  参与项目  87

基于EPA的工业无线网络可靠调度技术研究

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