基于双令牌的无线/有线异构网络集成架构的研究与验证

作     者：申小萌 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：侯维岩

授予年度：2013年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：工业异构网络 WICN 时延模型 性能测试 

摘      要：随着无线网络技术在工业领域的应用和发展,网络化控制系统不再局限于有线的现场总线和工业以太网技术。在工业现场设备层和控制层的网络控制系统中应用无线网络通信技术,实现具有工业级实时性、可靠性的一个开放的异构有线/无线现场测控网络,是无线网络通信技术在工业网络控制系统中应用的一种主要模式和未来发展应用方向。因此,进行工业异构网络集成建模、方法、性能等方面的研究具有重要的理论意义和应用价值。 本文围绕基于双令牌的无线／有线异构网络集成架构,对其无线网段架构以及整体的时间性能进行了研究和成果的实验室性能测试。主要研究工作总结如下： 研究了无线工业控制网络（WICN）令牌环网的网络拓扑结构和协议栈模型,重点研究了网络运行机制和令牌循环时间,引入了令牌故障恢复机制,实现了WICN子网站点的自由进入与退出,使得多令牌异构系统可以尽可能优化传输,进行数据的交换,减少和避免网络中的信息冲突,提高无线网络的实时性能。 围绕工业有线/无线异构网络的集成架构,重点针对工业实时网关研究建立了在主干令牌环网与令牌子网的高速子网和低速子网情况下的数据更新同步差时延和网关中的信息丢失模型,为研究基于双令牌的有线／无线异构网络集成系统性能和关键设备提供了理论基础。 针对多令牌异构网络集成状况提出了相应的令牌循环周期同步策略,为减小网络时延和提高时延稳定性提供设计依据,为构建面向工业现场监控应用的有线／无线异构集成网络提供了技术基础。 在异构网络系统平台上对异构网关集成模型、网关优化和无线接入等研究内容进行实时通信、协议转换、网络时延等性能参数的测试,为下一步异构网络系统原型在工业现场的实施提供基础。