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WIA-PA是我国自主研发的用于工业过程测量、监视与控制的工业无线网络标准。无线通信网络的数据在发送、接收的过程中容易受到干扰,影响设备的通信性能,因此增强WIA-PA无线网络的抗干扰性,实现与其它无线网络的共存极为重要。
本文针对工业无线网络的特点,分析了其它2.4GHz无线网络对WIA-PA系统的干扰情况,为了尽可能减小或消除干扰提出了适合WIA-PA工业无线网络的共存技术方案。该方案有利于提高国内WIA-PA无线网络在工业控制领域应用的可靠性,增强低速率无线技术在工业环境中的适应能力。本文主要内容包括:
1)分析WIA-PA网络易受到的干扰情况,研究WIA-PA网络与其它网络的共存机制,主要包括冲突避免机制CSMA-CA、跳信道技术、重传、时隙传输以及低传输数据周期等。
2)改进现有WIA-PA标准的共存机制与协议,增强抗干扰性。针对无安全和有安全的IEEE802.15.4网络的干扰,通过侦听信标帧,计算冲突域的时间周期,分别提出WIA-PA网络与之共存的方法。
3)研究并实现基于WIA-PA网络特征的自适应跳信道方案:提出一种基于确定性调度的信道评估方法;完善WIA-PA网络信息采集机制;设计WIA-PA网络的整体协议架构,重点设计数据链路子层状态机的调度流程;并在实现时间同步和确定性调度的基础上实现自适应跳信道。
4)通过搭建WIA-PA网络测试系统,对WIA-PA无线网络的抗干扰通信性能进行测试,测试结果表明自适应跳信道技术能够有效利用网络的信道资源,减小网络丢包率,有效地提高了WIA-PA工业无线网络通信的抗干扰性能。