خلاصة القول: ويتم إنجاز اللاسلكية HART جدولة الموارد الشبكة superframe تخصيص الموارد. يستخدم البحوث الحالية جدولة الموارد الخوارزمية أساسا في HART شبكة العقدة معدل تحديث مناسبات اللاسلكية الثابتة. ينقسم Superframe وsuperframe إلى superframe إدارة البيانات، ويقترح بيانات معدل متغير للتحميل على خوارزمية تخصيص عقدة superframe البيانات، في حين superframe البيانات خصائص الإرسال بيانات، توزيع موحد للفتحات في superframe، اقترح طريقة لزيادة مناعة البيانات superframe خوارزمية تخصيص. وقد اظهرت النتائج أن الخوارزمية يحل مشكلة تخصيص الموارد معدل متغير اللاسلكية عقد الشبكة HART، وتحسين مناعة لنقل البيانات إلى نهاية.
شكل الاقتباس الصيني: الشاطئ ختم فضفاض، وانغ تشانغ يانوو اللاسلكية HART الموارد عقدة معدل متغير جدولة خوارزمية الشبكة التكنولوجيا الالكترونية، 2016،42 (3): 95-97،101.
الإنجليزية شكل الاقتباس: فنغ Ansong، وانغ هونغ تشانغ يانوو. تنفيذ جدولة الموارد معدل متغير خوارزمية من عقدة HART اللاسلكية .Application من تقنيات الالكترونية، 2016،42 (3): 95-97،101.
0 مقدمة
لاسلكية HART هو أول معيار مفتوح لصناعة الاتصالات اللاسلكية، لتلبية الاحتياجات الملحة لتطبيقات صناعة عملية وموثوقة ومستقرة والاتصالات اللاسلكية آمنة. HART هو عبارة عن شبكة لاسلكية MESH تدار مركزيا، لأنه يقوم على IEEE 802.15.4 المعيار المادي طبقة، خاصة طبقة وصلة بيانات إضافية لها، طبقة الشبكة وطبقة التطبيق، جدولة TDMA في طبقة MAC مع التنقل طريقة لضمان موثوقية النظام .
شبكة لاسلكية HART توظيف آلية TDMA في طبقة وصلة البيانات، وجدولة الموارد شبكة الاتصالات اللاسلكية HART تصبح عاملا هاما في أداء شبكة الاتصالات.
HART 1 راديو سياسة جدولة الموارد مركز البحوث
بعد أن تصبح HART اللاسلكية معيار الصناعة، وطرح بعض العلماء إلى الأمام بعض أساليب جدولة اللاسلكية القائمة على شبكة HART. ويقترح سيف الله خوارزمية جدولة لدعم في الوقت الحقيقي لمراقبة رد الفعل، ولكن فقط لاستكمال محاكاة العمل، وأي تقرير التطبيق العملي . FANG M آخرون اقترح جدولة الخوارزمية الهرمية القائمة على فكرة، ولكن تخصيص فترات زمنية لا يعتبر معدل التحديث في عقدة البيانات ، اقترح زانغ H آخرون على أساس عدد من فتحات وعدد من القنوات المثلى جدولة الموارد الخوارزمية، ولكن يتم توجيه الخوارزمية لشبكة الخطية فقط وشبكة شجرة . وضع دونغ زعيم قدما على أساس هيكل دبل سياسة جدولة الموارد، بالنظر إلى الموارد لإضافة وخوارزمية الحذف، ولكن الخوارزمية لا يصلح إلا للدبل ثابت هيكل وعدد من طبقات من شبكة طوبولوجيا ، وضع تشانغ شنغ الأمام شبكة HART اللاسلكية موثوقية عالية سياسة تخصيص الموارد على أساس أجل تخصيص الموارد للحد من تأخير انتقال، ولكن الخوارزمية لا فرق في نقل البيانات العقد تقلب معدل وأنواع الموارد تعتبر . لا نعتبر ما سبق معدل تحديث خوارزمية العقد مختلفة حين اختيار فتحة الوقت، وطريقة اختيار في ترتيب تسلسلي (أي اختيار فتحة وقت مسار الأول، وفتحة مرة الثانية اختيار الطريق 2)، والاتصالات عرضة للمفاجئ تأثير الشعر من التدخل. هذه المادة على أساس حالة البحوث الحالية، لأنواع مختلفة من العقد ومعدل نقل البيانات من HART إطار فائقة لاسلكية من الموارد المختلفة، يقترح خوارزمية تخصيص الموارد. لاسلكية HART مسار المرحلة التالية في نفس العقدة شبكة (FIG اللاسلكية HART توجيه كل عقدة يتطلب اثنين على الأقل مسارات المرحلة التالية) موزعة بانتظام في فترات زمنية superframe، وتعزيز مناعة لإشارات التداخل.
لاسلكية HART الاتصالات 2 موارد والسوبر الإطار
وتشمل الموارد الاتصالات HART الشبكة اللاسلكية الأنواع التالية: تاريخ (JOIN)، والإعلان (إعلاناتك على موقعنا)، وجدت (DISCOVERY)، البث (إذاعة) والعالمي (NORMAL). تاريخ والإعلان عن حزمة لعقدة ينضم، العثور على وصلة بين نوع من الموارد المستخدمة للبحث عن الجيران الجدد وحفظ الوقت مع الجهاز المصدر؛ البث الموارد من أجل بث المعلومات؛ استخدام الموارد المخصصة للأغراض العامة لنقل البيانات العام.
في الشبكة اللاسلكية HART، من المقرر أن موارد الاتصالات في وحدات إطار عظمى، وتتكون دورة إطار فائقة من عدة فترات زمنية. لاسلكية HART يدعم مواصفات متعددة جدولة أي دعم 16 قنوات، جدا تحسين استخدام عرض النطاق الترددي الاتصالات.
ويمكن تقسيم اللاسلكي HART superframe superframe في إدارة وsuperframe البيانات، وإدارة مسؤولة لإضافة superframe، والإعلانات، واكتشاف الموارد والهابطة نوع المورد الإذاعة والنوع العام من superframe البيانات للموارد الإرسال. يتم تحديد طول Superframe بمعدل بيانات العقد الاتصالات، 2ns معدل يدعم التحديث، حيث n هو إيجابي أو الأعداد الصحيحة السالبة، وعدد من معدل تحديث أسرع معتمد هنا 4 ثانية، وعدد من معدل تحديث أبطأ من 16 ثانية (16 ق أبطأ من تحديث إلى 16 ق). البيانات باستخدام ورقة superframe (1 طول فتحة 600) واثنين من إدارة إطار فائقة، ويبلغ طوله 200 فترات زمنية (تم إضافة نوع الموارد والإعلان)، والآخر 400 وحدة زمنية (البث الهابطة والمشتركة أنواع الموارد).
3 جدولة خوارزمية وتنفيذ
3.1 جدولة الموارد خوارزميات الصراع
شبكة لاسلكية HART لتخصيص فترات زمنية وقنوات هناك نوعان من الصراعات: الصراع صراع الصريحة والضمنية. إذا عقدة وجود صلة ونقل رابط الاستقبال في وقت واحد، فإنه ينتمي إلى نزاع صريح، قد يتم تعيين فترات زمنية مختلفة لنوعين من الروابط، والتداخل بين الارتباط المجاور ينتمي الصراع الضمني، فتحة نفس الوقت المخصص قنوات مختلفة ، كما هو مبين في التين 1 و 2 عقدة 9 6 و 9، وإذا المرسلة في وقت واحد البيانات 2 و 2 و 6 جارتان، و62 شأنه أن يسبب تشويشا. في خوارزميات جدولة الموارد الفعلية، التي تعتمد على أنواع مختلفة من الموارد، مصنوعة من التعاريف المختلفة لتسوية النزاعات. إذا كان المورد العالمي والبث نقطة بداية ونهاية أنواع مختلفة من الموارد، وقنوات مختلفة تستخدم نفس الفتحة الوقت، أو تخصيص فترات زمنية مختلفة. إذا كانت موارد تلقى مع عناوين مختلفة، وأنواع مختلفة من الموارد وتنتقل عناوين الإعلانات باستخدام قنوات مختلفة مع فتحة وقت يتنازل عنه، إلا فترات زمنية مختلفة.
برنامج 3.2 الموارد جدولة خوارزمية
لاسلكية HART superframe إدارة (نوعين) وطول بيانات superframes مختلفة، وتخصيص الموارد الراديو في HART ثلاثة superframe، superframe لكن هؤلاء الثلاثة تعمل على نفس الوقت، وذلك عندما تخصيص الموارد تنظر أيضا في الأسئلة التالية اثنين: (1) في الفترة الزمنية نفسها، كل superframe لا مع نفس تعارضات الموارد نوع superframe، لا يمكن أن الصراع مع superframe الآخرين؛ (2) ويرجع ذلك إلى superframe تحديث ثلاثة أنواع أوقات مختلفة أسرع معدل التحديث الصراع superframe superframe عند التعامل مع معدل تحديث بطيئا، والنظر ليس فقط على فتحة وقت النزاع نفسه، ولكن أيضا النظر في فتحات متعددة تعارض في موارد منها، مثل إضافة الموارد إلى طول superframe 200 عندما العدد النسبي للفتحات الوقت في موقف 10 للنظر في النزاعات البيانات سوبر الإطار، لا بد من النظر في عدد من فتحات للمورد في 10، ولكن أيضا أن تنظر في العدد النسبي للفتحات هو ما إذا كانت هناك موارد 210410610، الخ صراع (superframe البيانات). من أجل حل المشاكل المذكورة أعلاه، نص على تخصيص الموارد الاتصالات، موحدة في أطول superframe (بيانات superframe) لأنواع مختلفة من تخصيص الموارد، بعد إعادة توزيع superframe. وفيما يلي تفاصيل عملية التنفيذ جدولة الموارد الخوارزميات.
ويتم تنفيذ HART جدولة الموارد اذاعة البرنامج خوارزمية أساسا من التهيئة superframe، واقتناء عقدة المعلومات، خوارزمية التوجيه، وإدارة superframe جدولة الموارد خوارزمية وsuperframe بيانات جدولة الموارد خوارزمية وغيرها من العناصر، وصفا مفصلا التالية من الأجزاء.
(1) التهيئة superframe
بنية بيانات superframe إدارة التهيئة وsuperframe البيانات، طول البيانات superframe 1600، إدارة طول superframe إلى 200 (الجمع ونوع الإعلان)، وsuperframe إدارة 2 طول 400 (البث والهابطة نوع البيانات)، في التهيئة، يتم تعيين أيضا نقطة الوصول للانضمام إلى الشبكة، والإعلانات، واكتشاف والموارد بث نوع.
(2) الحصول على المعلومات عقدة
عقدة الحصول على المعلومات والمعلومات الجار.
(3) توجيه خوارزمية
المعلومات العقدة، التوجيه وتوجيه المصدر التين خوارزمية الشبكة بالكامل، ونحن نستخدم وثيقة الخوارزمية.
(4) إدارة جدولة الموارد خوارزميات superframe
superframe إدارة تخصيص الموارد الخوارزمية هي كما يلي:
نوع المورد المدخلات وsuperframe طول طول، وأضاف طول أنواع الإعلان = 200، والهابطة طول نوع البث البيانات = 400؛
الهابطة نوع المورد البيانات، التي تم الحصول عليها وفقا لمصدر مسار المقابلة التوجيه، الموارد المكالمات خوارزمية البحث عن كل مسار فرعي، المورد دون البحث خوارزمية المكالمات المباشرة أنواع أخرى من الموارد.
دعوة تخصيص الموارد دون الخوارزمية، تعيين ط = 1، أي = 0، = 1.
الموارد دون خطوات البحث الخوارزمية هي كما يلي:
الخطوة أ: عقد تحتاج إلى تخصيص الموارد في بيانات القناة 16 للموارد ط عشر superframe موعدها للقيام كشف التصادم (الكشف عن أنواع مختلفة من قواعد تعارض في موارد انظر القسم 3.1)، إذا كان هناك صراع، انتقل إلى الخطوة d، إلا خطوة ب.
الخطوة ب: ي = ط + طول ك (ك = 1 ~ (1600 / طول-1)) الموارد كشف الصراع الموافق قيم مختلفة من ي، في 16 قناة superframe البيانات ي عشر فتحة تفعل إذا كان هناك تعارض، انتقل إلى الخطوة d، وإلا الخطوة c.
الخطوة ج: أنا والعشرين البيانات فتحة superframe، والكشف عن ما إذا كان هناك قناة الخمول، لديه نوع المقابلة من عقدة لتعيين الموارد الخمول فتحة الوقت قناة ط، البيانات في فترات زمنية superframe i و j والمقابلة إدارة السوبر لي superframe (superframe خصصت إذا إدارة) لتسجيل ط ال وقت عنوان انتقال فتحة، وعنوان استقبال أنواع الموارد، والخروج، وتخصيص الموارد ناجحا، وإلا، إلى الخطوة D.
الخطوة d: لا = لا + 1؛ ط = ط + ، إذا nolength، فشل تخصيص الموارد، والخروج، وإلا، إلى الخطوة.
(5) جدولة الموارد البيانات superframe خوارزمية
تخصيص FIG superframe الإرسال بيانات التوجيه البيانات لتوجيه عقدة المصدر FIG وكل عقدة وسيطة واثنين من المسارات إلى عقدة هوب المقبلة، من أجل تعزيز جهاز المناعة، لعقدة النص مسارين المنبع، خصصت مواردها فترة فتحة كبيرة بقدر الإمكان. البيانات superframe خوارزمية جدولة الموارد على النحو التالي:
ووفقا لFIG الطريق من مصدر الحوسبة عقدة إلى عقدة من خلال المسار وعقدة الوجهة (جزء من الخوارزمية التي لا تقع ضمن نطاق هذا المقال).
تخصيص الموارد لجميع المسارات والعقد.
i = 1، أي = 0، = 1، طول = T 100 (T هي المرة تحديث البيانات في الصورة)، الخوارزمية دعوة الفرعية بحث موارد للحصول على موارد مسار الأولى.
i = (L + طول / 2) طول (L هو قيمة فتحة من المسار الأول)، لا = 0، = (- 1) لا، دون دعوة يدعو خوارزمية البحث الموارد، الموارد المسار الثاني .
أمثلة على خوارزميات التحقق 3.3
FIG 1 تحديد شبكة لاسلكية HART، عقدة 1 هي نقطة وصول الشبكة، 2-11 لأجهزة لتحديث بيانات معدل هو 16 ق، وجدولة الخوارزمية مورد التطبيق، كامل جدول تخصيص موارد الشبكة، والنص المحدد فقط في أول 20 الموارد فتحات جدول تخصيص، الجدول 1 والجدول 2، حيث فتحة لفتحة اكتشاف شبكة كاملة 0، يمثل د الهابطة، ش يدل على الإرسال، ويمثل الإعلان، ويمثل أضاف ي، تمثل ب البث، * يمثل العقد متعددة .
4 تحليل تجريبي
البيئة التجريبية 4.1 بناء
للتحقق من جدولة الخوارزمية الموارد، وإنشاء منصة الاختبار شبكة HART اللاسلكية، بما في ذلك مدير الشبكة، ونقطة وصول والأجهزة المجال. المواقع عمله تحت بيئة لينكس على جهاز كمبيوتر، AP، والأجهزة الحقل باستخدام فريسكالي MC 132 24 وحدة لاسلكية.
4.2 النتائج التجريبية
(1) دون أي تدخل، 15، 20 و 25 كانت أجهزة الحقل المستخدمة، وذلك باستخدام معدل تحديث ومعدل متغير من 4 ق (من 4 ق ~ 16 ق)، خوارزمية العملية، العقدة بوابة نقل البيانات، فإن نسبة النجاح أحادي الاتجاه نهاية لنقل البيانات وجدت، نهاية إلى أي إعادة الإرسال، والنتائج هو مبين في الشكل 2، وصفت في حالة معدل متغير عقدة تحميل البيانات، الخوارزمية يضمن استقرارا تحميل البيانات.
استخدمت (2) زيادة في التدخل و 15 و 20 و 25 أجهزة الميدان، خيار من اثنين من مسارات فتحات الإرسال في الفترات نفسها عقدة كبيرة بقدر الإمكان مهمة فتحة الوقت (مخطط 1)، يتم إضافة اختيار فتحة الوقت في ترتيب مختلف (مخطط 2)، ومعدل تحديث البيانات ثابتة 16 ق، البيانات المرسلة من العقدة إلى العبارة إشارة التدخل، ثم نسبة النجاح النهاية نقل البيانات أحادي الاتجاه وجدت، لا يكون باطن؛ داخل إعادة الإرسال، للحصول على النتائج هو مبين في الشكل (3). من نتائج، فإن نسبة النجاح أعلى من مخطط 1 مخطط 2، وصفت الخوارزمية المستخدمة هنا لتحسين الحصانة عن البيانات عقدة تحميل.
5. الخاتمة
يستخدم البحوث الحالية جدولة الموارد الخوارزمية بشكل رئيسي في معدل تحديث عقدة شبكة HART اللاسلكي مناسبات ثابتة، نقترح خوارزمية تخصيص الموارد لتحميل البيانات إلى عقدة معدل متغير، القفزة التالية في مسار عقد الشبكة اللاسلكية HART في نفس السوبر توزيع موحد من فتحة الإطار، تعزيز مناعة لإشارات التداخل. وقد اظهرت النتائج أن تخصيص الخوارزمية معدل متغير الموارد اللاسلكية HART عقدة الشبكة، وتحسين الحصانة الضوضاء من عقدة لنقل البيانات.
مراجع
جى بينغ، لينغ تشى هاو التكنولوجيا اللاسلكية HART وتطبيقاتها العالم الأجهزة والتشغيل الآلي، و2008.12 (3): 63-65.
سيف الله جدولة A.Real الوقت للشبكات اللاسلكية HART ندوة .Real وقت نظم (RTSS)، 2010: 150 - 159 .
فانغ M، D LI، QUAN J.An التوجيه والموارد استراتيجية التحسين مبتكرة لHART اللاسلكية .2012 تقنية المؤتمر الدولي وManagement.Germany: سبرينغر فيرلاغ، 2012: 353-360.
زانغ H، SOLDATI P، JOHANSSON M.Operational جدولة الرابط وقناة مهمة لconvergecast في خطي شبكات WirelessHART .Proceedings المؤتمر على النمذجة والأمثل في موبايل، المخصص، والشبكات اللاسلكية، سيول، يونيو 23-27،2009: 1-8.
زانغ H، SOLDATI P، JOHANSSON M.Time وفعالة من قناة صلة جدولة convergecast في شبكات wirelessHART تنص مؤتمر 0.2011 IEEE 13TH الدولي للاتصالات Technology.United معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات شركة، 2011: 99-103.
LEADER دونغ، وهوانغ تسونغ لين بو أنبوب. Shuangshugou جدولة يستند إلى بنية HART اللاسلكية جامعة تشجيانغ، 2014،48 (3): 391-397.
تشانغ شنغ، وتشانغ Guoyong، شبكة HART يان استراتيجيات تخصيص الموارد فخور. موثوق بها للغاية لاسلكية أنظمة الكمبيوتر الصغيرة، 2014،35 (12): 2593-2597.
الشاطئ ختم فضفاض، وانغ اللاسلكية HART FIG خوارزمية التوجيه نفذت استنادا إلى نوعية وصلة اتصال التكنولوجيا الالكترونية، 2015،41 (4): 119-124.
الكاتب المعلومات:
ختم الصنوبر، 2، 3، 1، 4 الشاطئ، وانغ هونغ تشانغ يانوو 4
معهد شنيانغ للأتمتة، والأكاديمية الصينية للعلوم، وشنيانغ 110016، الصين،
2. كلية هندسة المعلومات، جامعة شنيانغ للتكنولوجيا الكيميائية، وشنيانغ 110 142 .
جامعة 3. من الأكاديمية الصينية للعلوم، بكين 100039، الصين،
4. شنيانغ للتكنولوجيا الفائقة مايكرو التكنولوجيا المحدودة، وشنيانغ 1101 79 .
