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

1、WirelessHART協(xié)議是第一個(gè)開放式的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，適用于過程工業(yè)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信應(yīng)用。WirelessHART協(xié)議具有可靠性高，實(shí)時(shí)性好，安全性高，使用簡(jiǎn)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(shí)監(jiān)測(cè)、診斷和后臺(tái)控制等服務(wù)，對(duì)于降低工業(yè)過程自動(dòng)化的成本，提高生產(chǎn)效率具有重要的意義。
　　本文根據(jù)對(duì)2008年通過的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WirelessHART協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的分析和設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測(cè)應(yīng)用對(duì)無(wú)線傳

2、輸網(wǎng)絡(luò)的需求，設(shè)計(jì)和開發(fā) WirelessHART協(xié)議棧。首先分析應(yīng)用需求和一個(gè)典型的WirelessHART網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)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(tái)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(tái)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(jì)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(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由管理，通信資源管理和時(shí)間同步管理。路由管理負(fù)責(zé)整個(gè)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(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間和信道這二維通信資源的統(tǒng)一分配；時(shí)間同步管理設(shè)計(jì)了網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步源的動(dòng)態(tài)選擇和時(shí)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(shí)分多路訪問(TDMA)方式的點(diǎn)對(duì)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(jì)和實(shí)現(xiàn)了測(cè)試用的應(yīng)用層，網(wǎng)關(guān)和后臺(tái)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(tái)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(duì)開發(fā)的協(xié)議棧進(jìn)行了實(shí)際的功能測(cè)試和性能測(cè)試。功能測(cè)試包括多跳 mesh組網(wǎng)測(cè)試，上行數(shù)據(jù)傳輸和下行數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試;性能測(cè)試包括丟包率和端到端傳輸延遲，并給出了評(píng)價(jià)和分析。
　　本文實(shí)現(xiàn)的 Wirel