工业无线网络管理器的设计与实现

针对工业无线WIA-PA标准的网络管理器匮乏且功能简单的情况,设计开发了功能完整、运行流畅的WIA-PA网络管理器。考虑WIA-PA网络及其设备的管理功能,网络管理器实现了设备入网、网络拓扑计算、路由配置、通信资源配置等核心功能,以及网络通信、信息存储、显示、查找等基本功能;根据WIA-PA网络路由选择和时隙通信的需要,设计了网络管理器的网络拓扑结构显示算法和路由算法;配备了图形用户界面以提供人机交互接口,并支持千点级大规模组网。测试结果表明:所设计的网络管理器能实现对WIA-PA网络的集中式管理,算法耗时短、所占内存小,能在主流机器上稳定、流畅地运行。     

分布式空间信息的对等协同混合发现模型*

海量空间信息的处理需要分布式协同工作的GIS平台的支持,为了解决经典的分散式结构化的分布式哈希表逻辑网络结构增加的延时和在构建哈希表的过程中逻辑覆盖网络往往和物理网络不一致的问题,提出一种分布式空间信息的对等协同混合发现模型。基于空间资源发现代理节点和普通邻居节点,该模型实现了集中式的全局空间资源发现模型与分散式结构化的分布式哈希表模型之间的自动切换,能够自适应地调整空间资源的逻辑网络结构以提供更好的性能。基于节点交换机制,设计了构建路由表和降低延时的算法,通过发现有利于覆盖网络和物理网络匹配的节点交换来     

基于433M路由算法在抄表系统中的应用与研究

提出一种初始设置路由表,动态维护路由表的自适应路由算法。该算法在通信前执行一次路由表状态扫描,确保通信线路节点的有效性和可靠性,根据通信路径深度选择最优路径,完成远程数据通信过程。已应用于一套基于ZigBee(2.4 GHz)的无线抄表方案中,实现了远距离的数据通信。     

基于网络分簇和多路径的无线自组织网络匿名通信协议

提出了基于网络分簇和多路径的自组织网络匿名通信协议(CMAR),该协议中节点首先在不暴露身份信息的情况下,利用双线性配对技术生成和邻居节点共享的密钥,并以此为基础,秘密地建立用于成员节点和簇头节点之间通信的簇内路由表项,在簇内路由表项的辅助下,完成源节点和目标节点之间多路径的匿名建立,以及数据报文的匿名转发。通过性能分析可以发现,CMAR协议的密码学运算负荷较低,且网络通信性能良好。     

MANET手机通信的资源互发现算法及其实现

针对现有的移动Ad hoc网络(MANET)资源互发现算法存在问题进行研究,提出用于MANET手机通信的移动资源互发现算法(MRDA).该算法中每个节点都是等价的,使用组播和单播相结合来发送信息,可以更合理利用带宽,解决了已有MA-NET资源互发现算法采用广播方式带来的信息泛滥,占用带宽高,节点计算能力下降等问题.MRDA算法使用分布式哈希表(DHTs)存储路由表项信息,减小了网络总开销,增强了设备计算能力.同时,针对手机内存、电力受限等特点,对报文的格式进行了设计,简化了报文结构,采用动态广告报文发送间隔,有效减少了内存占用和网络传输代价.最后,建立手机终端节点之间通信的MANET环境,利用MRDA算法实现手机终端即时通信原型.     

基于分布式邻居发现机制的ZigBee网络能耗研究

ZigBee是一种基于IEEE 802.15.4标准的适用于短距离、低功耗和低数据传输率的无线网络技术。ZigBee网络的节点电池能量的有效利用能延长其网络生命周期。采用分布式邻居发现机制研究了ZigBee网络能耗。该机制使得ZigBee网络中的节点在其可访问的区域内及时发现邻居节点,通过分析和定义3种分布式邻居发现算法下ZigBee节点在整个发现过程中所需要的平均帧数,提出了ZigBee网络能耗模型,对ZigBee网络设备在3种分布式邻居发现算法下的能耗进行了详细分析并得出能耗表达式。在仿真实验中比较了ZigBee网络节点和邻居节点在不同算法下的工作循环模式和连续模式下设备的能耗,结果表明对于基于分布式邻居发现机制算法的ZigBee网络能耗,当帧时隙数较小时,选择争用树算法能获得较好的节能效果;当帧时隙数较大时,选择无反馈帧时隙算法或有反馈帧时隙算法则可减少节点能耗以延长ZigBee网络的生命周期。     

LoRa无线网络MAC层TDMA时隙分配协议研究

轮询协议是一种经典的介质访问控制(MAC)层时分多址(TDMA)时隙分配协议,具有无冲突数据通信且功耗低的特点,但无法保证通信可靠性及实现有区别服务。为此,研究一种具有动态重传和差异服务机制的TDMA时隙分配协议。重新设计帧结构,根据终端节点数据包信息完成静态时隙分配,在数据传输失败时,利用重传时隙提高通信可靠性,通过影子时隙实现有区别服务。在无线抄表系统上的实验结果表明,与经典轮询协议相比,该协议的丢包率降低了3%。     

基于网络技术的电力载波抄表系统

把网络技术应用于电力载波抄表中，利用通信网络管理、令牌总线型网络结构、“中继”和微处理器建立动态路由表，实现最佳路由选择。在不增加原系统硬件投资的前提下，有效提高了载波抄表系统的可靠性和实时性。     

WIA—PA中自适应心跳协议的研究与设计

该文以WIA-PA网络中簇首的双机温备份冗余系统为研究对象,提出一种自适应心跳协议.该协议基于拉模型,根据主簇首的健康状态和当前簇内通信任务的繁重程度,利用时隙冗余技术动态调整心跳周期,提高心跳协议的网络环境适应性和可靠性.实验表明,该协议通过改变心跳周期能在系统通信压力、故障检测延迟与误检率三方面达到较好平衡.最终实现心跳检测的准确性和系统的高可用性.     

A2MAC-一种非对称链路感知的MAC协议

目前众多的无线网络协议都假定节点间的通信链路具有对称性,然而越来越多的实验结果表明,异构无线网络以及信号传播的不规则性都会形成非对称性的通信链路并严重影响着各种协议的性能.本文针对无线链路非对称性的特点,提出了一种非对称链路感知的MAC协议A2MAC(Asymmetric-link Aware MAC).该协议首先根据引起链路非对称性的不同情况建立正确的链路状况感知邻居表,然后通过链路状况感知邻居表设计MAC协议.仿真结果表明,在非对称链路的网络环境下,A2MAC协议的分组丢失率、平均端对端时延以及网络有效吞吐量都比802.11MAC协议有明显的改善.     

WIA-PA无线通信一致性测试平台研究

分析了WIA-PA通信协议及其一致性测试,根据WIA-PA通信协议设计了WIA-PA无线通信一致性测试平台,并通过一个测试用例详细阐述了正向测试和反向测试的过程。实际测试结果表明,该测试平台能检测出设备是否符合WIA-PA标准协议,为WIA-PA设备在实际工业现场中的应用提供了可靠的保证。     

基于模糊层次分析法的WIA-PA健康评估方法

针对WIA-PA在长期运行过程中,由于能量消耗、节点故障等因素,网络整体性能下降的问题,提出了一种基于模糊层次分析法的WIA-PA健康评估方法。该方法通过选取对网络影响较大的6个指标,即失效节点数量、信号强度、节点能量、链路质量、丢包率及网络延时,建立模糊一致判定矩阵,然后计算出各个指标的评估分数,得出整个网络的平均分数,从而实现对WIA-PA健康状态等级的判定。实验结果表明,该方法可有效地判定网络状态。     

基于模糊推理的WIA-PA节点故障诊断

WIA-PA是由中国工业无线联盟推出的具有自主知识产权的面向过程自动化应用的工业无线网络协议,为了提高WIA-PA网络的可靠性和稳定性,提出了一种工业无线网络节点故障诊断方法;在设计WIA-PA节点诊断架构的基础上,针对节点硬故障和软故障分别设计了备份路由询问和基于模糊推理的时间序列分析两种方法分别进行相应故障检测I通过在实验室构建的WIA-PA网络以及Malab仿真平台的实验证明,所设计备份路由询问能够及时地发现节点的通信故障,而模糊推理时间序列分析方法较传统的IF-THEN方法具有更低的误检率.     

基于WIA-PA的工业无线网关开发及实现

从WIA-PA工业无线网络的应用背景和意义出发,在详细分析WIA-PA无线网络的体系结构以及网络通信要求的基础上,设计了基于WIA-PA的无线网关.该网关采用集射频与微控制器于一体的无线单片机CC2431和具有体积小、功耗低、集成度高等特点的微型计算机嵌入式PC/104作为核心器件.详细介绍了WIA-PA无线网关的硬件架构,简要分析了WIA-PA无线网关的应用程序软件设计.该网关实现了无线接发数据、管理无线网络内部节点以及与外部工业网络通信的功能.     

WIA-PA网络密钥管理体系

WIA-PA是基于IEEE 802.15.4标准的用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统.作为一种新型的无线网络系统,其安全问题尤为重要,为保证WIA-PA网络的安全性,设计了WIA-PA网络的密钥管理体系,建立了集中式密钥管理模式,保证了WIA-PA网络安全通信服务,通过安全密钥管理测试,验证了设计的密钥管理体系具备良好的安全性.     

WIA-PA网络的入网认证和密钥更新机制研究

WIA-PA是我国自主研发的、用于工业过程自动化的无线网络规范。研究了WIA-PA网络所处工业现场环境恶劣、节点资源非常受限的现状,提出并分析了由中间节点发起认证请求和散列函数生成安全信息的入网认证方案,以及使用单向散列函数的密钥更新方案。入网认证方案减小了通信消耗和组网时间,密钥更新方案实现了消息认证和消息源认证。分析结果表明,入网认证方案保证了所有入网节点的合法性,密钥更新方案保证了更新密钥的安全有效。     

基于分层服务提供者保密通信的设计与实现

针对大多现有软件无法通过修改编译后的二进制代码来实现通信保护的问题,提出一种基于分层服务提供者(LSP)通用的保密通信模型。该模型采用优化的线性哈希表来存储通信密钥信息,并且通过转换Winsock网络模型及劫持系统函数的方式,在LSP层上实现通信保护功能。实验结果表明,该模型能够实现服务端与客户端之间的保密通信。     

应用PID算法控制的双轴摇摆台的研究

双轴摇摆台是对船载卫星通信系统指标测试的关键设备,对船载卫星通信系统的研究与设计具有重要的意义。结合实际工程项目,对摇摆台系统进行了具体的工程设计,并对其关键技术进行了研究。探讨了PID算法在实际控制中的应用。     

基于WIA-PA的无线压力仪表设计

针对传统的工业压力仪表需铺设电缆进行数据传输而导致的高成本问题,详细介绍了一种基于WIA-PA的无线压力仪表的软、硬件设计方案。该无线压力仪表以WIA-PA无线网络技术为基础,采用集成了2.4 GHz射频功能的CC2431作为主处理芯片,成本低,组网灵活,数据传输安全性及可靠性较高。工业现场应用表明,该无线压力仪表可实现数百米的稳定传输,且误码率小于1%。     

WIA-PA无线工业网络温度仪表的设计

提出了一种WIA-PA无线工业网络温度仪表的设计方案;分析了WIA-PA的技术特征,详细介绍了该温度仪表的硬件及软件设计。实际应用表明,该温度仪表运行稳定,满足WIA-PA对无线工业网络现场设备的工作要求。