WirelessHART協(xié)議棧的設計與實現(xiàn).pdf

1、WirelessHART協(xié)議是第一個開放式的工業(yè)無線網絡協(xié)議，適用于過程工業(yè)的無線網絡通信應用。WirelessHART協(xié)議具有可靠性高，實時性好，安全性高，使用簡單等特點，可以在一定程度上代替有線網絡，為工廠過程工業(yè)應用提供方便可靠的實時監(jiān)測、診斷和后臺控制等服務，對于降低工業(yè)過程自動化的成本，提高生產效率具有重要的意義。
　　本文根據(jù)對2008年通過的工業(yè)無線網絡WirelessHART協(xié)議標準的分析和設備振動監(jiān)測應用對無線傳

2、輸網絡的需求，設計和開發(fā) WirelessHART協(xié)議棧。首先分析應用需求和一個典型的WirelessHART網絡，設計了WirelessHART監(jiān)控網絡原型的體系結構，包括 WirelessHART節(jié)點，網絡訪問點，網關和后臺監(jiān)控軟件；WirelessHART協(xié)議棧軟件的實現(xiàn)是網絡原型的核心。然后在選擇Mega128，CC2420和TinyOS的軟硬件平臺上，利用已有IEEE802.15.4協(xié)議的物理層代碼和接口，著重設計和實現(xiàn)了 W

3、irelessHART網絡管理器，數(shù)據(jù)鏈路層，網絡層的基本功能。網絡管理器程序負責整個網絡的路由管理，通信資源管理和時間同步管理。路由管理負責整個多跳mesh網絡拓撲的維護，路由表的建立，更新和傳播;通信資源管理負責對整個網絡的時間和信道這二維通信資源的統(tǒng)一分配；時間同步管理設計了網絡時間同步源的動態(tài)選擇和時間同步源之間的同步技術。數(shù)據(jù)鏈路層主要實現(xiàn)時分多路訪問(TDMA)方式的點對點數(shù)據(jù)通信，網絡層主要實現(xiàn)路由轉發(fā)，可靠傳輸，具體實現(xiàn)

4、了圖路由，源路由，代理路由和端到端可靠的傳輸。此外還設計和實現(xiàn)了測試用的應用層，網關和后臺監(jiān)控軟件。其中網關連接WirelessHART網絡的網絡訪問點與后臺的以太網，實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。
　　最后在水電站，實驗室，樓道和校園對開發(fā)的協(xié)議棧進行了實際的功能測試和性能測試。功能測試包括多跳 mesh組網測試，上行數(shù)據(jù)傳輸和下行數(shù)據(jù)傳輸測試;性能測試包括丟包率和端到端傳輸延遲，并給出了評價和分析。
　　本文實現(xiàn)的 Wirel