文档介绍：计算机时代年第期··
一种应用于工业实时监测的协议的设计
陈伟’,王怀杰,田海涛
.南华大学计算机学院,湖南衡阳;.南华大学三力高科技开发公司
摘要:针对工业生产监控的特殊要求,设计了基于博弈论的无线传感器网络协议——
—。无线传感器网络在工业自动化测控中,对安全性、稳定性、可靠性和数据传输实时性比常规的自然环境监
测有更高的要求。—针对监控数据要求的实时性,通过博弈获取数据发送的优先级;另外,每个节点采用了两
套收/发模块,将控制和数据分离,提高了吞吐量。
关键词:无线传感器网络;介质访问控制协议;博弈论;纳什均衡
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引言睡眠调度更具主动性,同时减少对时钟同步精度的依赖;
微传感器技术、微电子技术、无线通信技术以及计算技术—根据网络负载和流量模式自适应调整
调度,当网络流量较小时节点睡眠时间更长,能量浪费更
的进步,极大地推动了集信息采集、处理、无线传输等功能于一
体的无线传感器网络,的发展。少。调度协议扩展性差,且时钟同步要求高,通常以协
作为网络协议栈重要基础架构的介质访问控议为主,也可采用或的信道访问方式。这类协
,协议⋯,决定着无线信道的使用方式,负责议有:协议,—等。混合协
为节点分配无线通信资源,直接影响网络整体性能,成为议具有上述两种协议的优点,但通常比较复杂,实现难度
网络协议研究的重中之重。目前,已有大量针对不同特大,这类协议有:—等。
点和具体应用的协议相继提出,在环境监测、灾害预警、—设计
建筑物健康诊断等领域获得了广泛应用。但是,在工业测控领—设计的主要目标是减少数据传输的延迟,提
域,对实时性、可靠性有着较高的要求,必须针对这些要求,在
高网络吞吐量,优先发送对阈值敏感的数据,并使网络规模有
层提出相应的设计方案。较好的扩展性,适应节点加入与退出的网络拓朴结构的动态变
相关的工作化。无线传感器协议设计优劣的测量尺度有:能量、延
与应用密切相关,研究人员从不同的方面出发提出迟、吞吐量、公平性。在我的们协议设计里主要考虑的是延迟
了多种协议,但目前尚无统一分类方式。根据信道访问和网络吞吐量。在工业测控领域,能量的补充是比较方便的。
策略的不同可分为竞争协议、调度协议和混合协数据的实时采集和传送与节能根本上是一对矛盾,文献】给
议。竞争协议的典型代表是.,因其简单性出了传感器节点能量消耗情况。发送数据、接收数据、空闲侦
和健壮性,被广泛应用于和网络; 听在耗能上的比重是最大的,要达到节能的目的,就要求无线
—和——协议,均采用节点收发模块尽可能睡眠。而工业现场的实时监控不能采用
周期睡眠凋度,协议帧长度和占空:固定, 周期性睡眠或—流量自适应的睡眠,因此在工
当网络负载较小时,空闲侦听时间仍然过长,周期睡眠造成通业实时监控中关于节能的考虑,应放在无线收发模块、处理器
信延迟累加,因此,不适合实时性要求较高的应用, 和传感器的硬件低功耗设计上。
—针对—的上述缺陷进行了改进;—和。控制包通道与数据包通道分离
—更多地利用了竞争协议对无线信道的“抢占”原则, 每个节点设置有两套收发模块,分别在不同的频