基于WirelessHART的低功耗可靠路由算法和调度

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WirelessHART是第一个为工业自动过程设计的开放标准无线通信协议。WirelessHART标准使用TDMA和跳信道技术来控制网络的访问和网络设备之间的通信。与采用无线ad-hoc或对等网络的非集中式控制网络相比,WirelessHART采用集中式网络对可靠、实时的网络通信进行管理。在WirelessHART协议发布之前,已经有一些办公自动化方面的可用标准,比如ZigBee和蓝牙技术。但是,这些技术不能满足工业应用严格的需求。在星型网络或树型网络中传送通常是使用固定链路的,而WirelessHART的拓扑结构是网状网络,在WirelessHART中数据的传输或者重传可能是沿着不同的路径的。由于网状网络中节点间存在多路径路由,网络具有较强的容错能力和鲁棒性。路由协议的设计在无线传感器网络中是非常重要的研究领域。在WirelessHART网络中,每个传感器节点都是一个路由器,能够向其邻居节点传输信息。路由和超帧调度在WirelessHART网络中对于可靠性需求和有限的通信资源有着重要角色。在本文中,我们提出了可靠性的路由图构建方法和低能耗的链路选择算法来增强网络鲁棒性、延长网络寿命。在路由图构建过程中,我们为化简图中那些只有一个邻居节点传输数据的节点重新增加一条边。这能保证节点在链路选择时有足够多的选择。在链路选择中,我们考虑链路质量、能耗和跳数等因素来选择最优链路,使用层次化分析过程来决定权重系数。冗余链路和链路选择可以增加传输的成功率,减少可能的重传次数来节省能耗。并据此路由算法设计相应的超帧设计。实验结果表明我们提出的算法可以延长网络寿命,增强数据传输的可靠性。
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