無線HART網(wǎng)絡(luò)的路由算法研究和設(shè)計.pdf

1、工業(yè)現(xiàn)場無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是繼現(xiàn)場總線技術(shù)之后,工業(yè)控制領(lǐng)域悄然崛起的熱點信息化技術(shù)之一。2008年9月,HART通信基金會正式發(fā)布了無線HART網(wǎng)絡(luò)(Wireless-HART)協(xié)議標準。作為一種專為工業(yè)現(xiàn)場設(shè)計的無線網(wǎng)絡(luò)標準,無線HART網(wǎng)絡(luò)具有高穩(wěn)定性、嚴格的實時性和可靠的安全性等特點。當前,無線HART協(xié)議受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界一致關(guān)注。特別地,當無線HART網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景的規(guī)模越來越大時,路由選擇和路由決策也就凸顯其重要性,受到大家的普

2、遍關(guān)注和研究。一個性能良好的路由算法可以有效的降低傳輸延時、提高包到達率、合理處理網(wǎng)絡(luò)擁塞。本文從無線HART網(wǎng)絡(luò)協(xié)議出發(fā),探討了無線HART的協(xié)議架構(gòu)和規(guī)范,分析、研究了無線網(wǎng)絡(luò)中常用的幾種路由算法,總結(jié)他們各自的優(yōu)點,以及各種算法適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲特點。無線HART網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為干擾較嚴重、情況較復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場所設(shè)計的。另一方面,無線HART整個網(wǎng)絡(luò)的路由決策和通信時隙安排都是由網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點來計算和配置的,也就是,無線HART的路由算法是

3、一個集中化的路由算法。根據(jù)無線HART網(wǎng)絡(luò)的這些特點,本文提出了負載均衡的冗余多徑路由算法。這個算法主要研究、解決了無線HART路由決策的兩個重要問題:冗余路由的搜索和負載均衡的多徑路由的選擇。搜索有限冗余的通信路徑,可以增加路由路徑個數(shù),從而提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性;而在冗余路徑選擇上,本文采取了負載均衡的路由選擇策略。然后,本文采用分支定界的方法,對本算法做了進一步的優(yōu)化改進,在保證網(wǎng)絡(luò)可靠性的前提下,進一步降低了算法的復(fù)雜度。最后,本文在