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EPA无线链路质量评估及可靠性维护机制研究

作　者: 傅东旭
导　师: 冯冬芹
学　校: 浙江大学
专　业: 控制工程
关键词: EPA无线链路质量评估可靠性维护机制跳频路由
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 17次
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内容摘要

随着工业无线应用进一步深入工业控制领域,无线通信的可靠性问题愈发突出,如何保障工业现场无线通信的可靠性和安全性成为工业无线技术的研究热点。本文在EPA无线平台的基础上,从EPA无线协议栈的角度出发,围绕EPA无线设备之间的通信进行研究,提出EPA无线网络的可靠通信方案,使得EPA无线满足工业现场的可靠性要求。本文主要完成了以下工作：(1)通过研究链路质量指标RSSI和LQI与报文接收率PRR之间的对应关系,利用多次函数进行曲线拟合,推导出基于RSSI和LQI均值比的无线链路质量评估算法。在此基础上,结合EPA无线网络调度策略,提出EPA无线跳频度量(EPA-FHM),并将该度量应用于局部端到端报文可靠传输的研究上。通过EPA-FHM对链路质量的准确判断,设计EPA无线自适应跳频机制,实时地为局部端到端的单跳链路配置可靠的通信信道；(2)设计EPA路由度量(EPA-RM),优化EPA无线路由机制。针对EPA路由协议中路由判断机制的缺陷,本文通过对链路质量的精确评估,结合EPA无线网络地址分配机制以及通信调度策略,设计了EPA路由度量(EPA-RM),为路由判断提供可靠的判断依据,使EPA无线网络内全局端到端的报文传输可靠性得到提高;(3)设计基于干扰匹配的EPA无线通信可靠性维护机制。该机制将单跳通信过程分解为源阶段、传输阶段和阱阶段,通过在各通信阶段进行通信检测,识别干扰源,并实时匹配对应的措施以降低或避免干扰的影响,为MAC层用户间的通信提供可靠性保证。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-8
目次  8-10
绪论  10-16
  1.1 工业无线技术的特点和应用  10-11
  1.2 工业无线通信技术简介  11-13
  1.3 工业无线可靠性简述  13-14
  1.4 研究内容和论文安排  14-16
2 EPA无线系统总体结构  16-26
  2.1 EPA无线协议栈结构  16-19
    2.1.1 EPA无线物理层  16-17
    2.1.2 EPA无线数据链路层  17-18
    2.1.3 EPA无线网络层  18
    2.1.4 EPA无线应用层  18-19
  2.2 EPA无线系统结构  19-22
    2.2.1 EPA无线网络架构  19-20
    2.2.2 无线节点设备  20-21
    2.2.3 无线网关设备  21-22
  2.3 EPA工业无线网络的确定性通信原理  22-24
  2.4 EPA无线的特点  24
  2.5 本章小结  24-26
3 EPA无线链路质量评估及其应用  26-50
  3.1 EPA无线链路质量评估算法  26-32
    3.1.1 链路质量定义及其常用评估参数  26-28
    3.1.2 链路质量评估实验平台建立及数据分析  28-30
    3.1.3 基于均值比的链路质量评估算法  30-32
  3.2 EPA无线自适应跳频机制  32-41
    3.2.1 基于EPA链路评估的跳频度量(Frequency Hopping Metric,FHM)  32-34
    3.2.2 基于EPA-FHM自适应跳频机制  34-36
    3.2.3 多信道扫描时间片分配  36-38
    3.2.4 跳频机制性能测试分析  38-41
  3.3 EPA无线路由机制优化  41-47
    3.3.1 EPA无线路由协议  41-42
    3.3.2 基于EPA链路评估算法的路由度量(Route Metric,RM)  42-45
    3.3.3 路由判断机制优化  45-47
  3.4 本章小结  47-50
4 基于干扰匹配的EPA无线通信可靠性维护机制  50-72
  4.1 基于IEEE802.15.4的无线通信可靠性模型  50-58
    4.1.1 无线通信质量和通信距离研究  51-52
    4.1.2 同频干扰中无线通信质量的研究  52-56
    4.1.3 无线信道传输能力研究  56-58
    4.1.4 基于IEEE802.15.4通信可靠性模型  58
  4.2 基于干扰匹配的无线通信可靠性维护机制  58-71
    4.2.1 基于单跳链路的EPA无线通信可靠性模型  58-60
    4.2.2 基于干扰匹配的通信可靠性维护机制  60-64
    4.2.3 性能测试分析  64-71
  4.3 本章小结  71-72
5 总结与展望  72-74
  5.1 工作总结  72
  5.2 工作展望  72-74
参考文献  74-78
作者简介  78
作者在攻读硕士学位期间参与的科研成果  78

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