基于微蜂窝自组网的无线数据采集平台的设计与实现
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《现场总线技术应用 200 例》
您的论文得到两院院士关注
网络与通信
数据中心 BS 的功能类似于蜂窝网中的基站, 负责与微蜂 窝小区内所有 EP 会话, 并经过简单数据处理后发送信息给控 制中心;在系统中,EP 依据 Ad Hoc 路由策略形成的多跳通信链 路,不仅可以直接和覆盖半径内的 EP、BS 进行通信,同时还具有 数据转发功能,可为其相邻的蜂窝中 EP 转发数据。这就有效扩 展了网络覆盖面积,解决了网络盲区问题,并增强了通信网络的 可靠性和抗毁性。
2 微蜂窝自组网数据采集系统的总 体框架
系统中 EP 与用户的数据采集和处理设备相连接, 并将采 集到的数据通过无线自组网方式送到微蜂窝发射基站 BS,再由 基站 BS 发送到系统控制中心,用户进行后续数据处理。系统如 图 1 所示
王 欢: 硕士研究生
图 1 微蜂窝自组网系统示意图
- 308 - 120 元 / 年 邮局订阅号：82-946
(上海大学) 王 欢 王 健
WANG Huan WANG Jian
摘要: 在分 析 和 研 究 无 线 传 感 器 网 络 的 基 础 上,设 计 了 一 种 无 线 自 组 网 技 术 与 微 蜂 窝 技 术 相 结 合 的 无 线 数 据 采 集 平 台 。 该 平
台 硬 件 部 分 采 用 ADuC847 作 为 主 控 芯 片 ,ADF7021 作 为 射 频 收 发 芯 片 ; 软 件 部 分 以 ADIismLINK 协 议 栈 作 为 开 发 基 础 。 在 实
术 rithm in Ad Hoc network and frequency multiplexing technique in micro -cellular network. the whole system has characteristics of high reliability, strong versatility , large coverage network and flexible structure.
技 RF transceiver chip. The ADIismLINK protocol has been taken as the development foundation of the software of nodes. First a single
node of the platform has been realized, and then the whole platform system has been organized based on table driven routing algo-
网络与通信
文 章 编 号 :1008-0570(2012)10-0308-03
《微计算机信息》2012 年第 28 卷第 10 期
基于微蜂窝自组网的无线数据采集平台的设计与实现
Research and Realization of RFDC Based on Micro-cellular and Ad Hoc
创 Keywords: RFDC, WSN, Ad Hoc, micro-cellular, ADF7021
新 引言
无线数据采集系统被广泛应用于生产线监控、水电煤气管 线检测等工业及民用领域。本文在分析和研究无线传感器网络 的基础上,整合无线自组网技术与微蜂窝技术,通过对 ADI 公司 的 ADIismLINK 协议栈的修改, 构建了以 ADF7021 为核心的无 线数据采集平台。
文献标识码： B
Abstract: Based on the analysis and research of WSN, a RFDC platform which combines the micro -cellular technology and the
wireless Ad Hoc network technology has been designed. The platform uses the AduC847 chip as the processor and the ADF7021 as
现系统单个节点设计的基础上,参考表驱动式自组网路由算法及微蜂窝频率复用技术建立数据采集系统。 本系统具有结构
灵活、网络覆盖率较高、通用性强、可靠性高等特点。
关 键 词 :无 线 数 据 采 集 系 统 ;无 线 传 感 器 网 络 ;无 线 自 组 网 ;微 蜂 窝 ;ADF7021
中图分类号: TP
1 自组网与微蜂窝技术
1.1 自组网技术 Ad Hoc 技术采用分布式多跳、对等的通信方式,不依赖预 设的网络设施,没有中心控制节点的管理,节点可自由加入或退 出网络,而不影响网络运行。Ad Hoc 网络作为一种生存性较强 的后备网络相对于传统网络主要有以下特点: 1) 独立性:不依赖于现有的有线设施,适合于特殊环境下的 网络通信; 2) 自组性: 只需两台及以上支持 Ad Hoc 的节点就可以在 任何地方建立无线连接; 3) 抗毁性:在网络发生动态变化或某些节点严重受损时,仍 可以迅速调整其拓扑结构以保持必要的通信能力; 4) 动态网络拓扑结构:没有中心控制节点,主机通过分布式 协议实现互联。 Ad Hoc 网络的以上特性,使其有效避免了长距离无线信号 传播过程中的衰减和干扰等问题, 非常适用于需要分布式特性 但有线通信设施不足的较恶劣的环境。 1.2 微蜂窝技术
在传统移动通信领域中, 蜂窝技术无疑是一项成功的无线 通信技术。微蜂窝技术是在宏蜂窝技术的基础上,以频率复用的 方式覆盖一片区域。此区域被划分为类似蜂窝的多个小区,小区 覆盖半径为 30m~300m,具有覆盖范围适中、传输功率低以及安 装方便灵活等特点。
1.3 微蜂窝与自组网技术整合 当无线数据采集系统需要覆盖一片较大区域时, 如果单纯 采用 Ad Hoc 技术组建网状拓扑网络, 可能会出现信息中继次 数多、路由维护困难、网络质量的下降等问题。此时,采用微蜂窝 结构与 Ad Hoc 相结合的组网方式是理想的选择。整个无线数 据采集系统可由一个或多个微蜂窝构成, 微蜂窝内部采用基于 表驱动路由算法的自组网技术, 自组网技术可以实现无线传感 器网络监测数据的高效汇集, 微蜂窝技术可以在传输频率资源 有限的前提下扩展网络的覆盖面积。整个系统具有铺设便利、 覆盖面积可调、抗毁性好等优点,特别适用于数据采集覆盖面积 较广,通信环境恶劣且无其他硬件通讯支持的环境。
《现场总线技术应用 200 例》
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网络与通信
数据中心 BS 的功能类似于蜂窝网中的基站, 负责与微蜂 窝小区内所有 EP 会话, 并经过简单数据处理后发送信息给控 制中心;在系统中,EP 依据 Ad Hoc 路由策略形成的多跳通信链 路,不仅可以直接和覆盖半径内的 EP、BS 进行通信,同时还具有 数据转发功能,可为其相邻的蜂窝中 EP 转发数据。这就有效扩 展了网络覆盖面积,解决了网络盲区问题,并增强了通信网络的 可靠性和抗毁性。
2 微蜂窝自组网数据采集系统的总 体框架
系统中 EP 与用户的数据采集和处理设备相连接, 并将采 集到的数据通过无线自组网方式送到微蜂窝发射基站 BS,再由 基站 BS 发送到系统控制中心,用户进行后续数据处理。系统如 图 1 所示
王 欢: 硕士研究生
图 1 微蜂窝自组网系统示意图
- 308 - 120 元 / 年 邮局订阅号：82-946
(上海大学) 王 欢 王 健
WANG Huan WANG Jian
摘要: 在分 析 和 研 究 无 线 传 感 器 网 络 的 基 础 上,设 计 了 一 种 无 线 自 组 网 技 术 与 微 蜂 窝 技 术 相 结 合 的 无 线 数 据 采 集 平 台 。 该 平
台 硬 件 部 分 采 用 ADuC847 作 为 主 控 芯 片 ,ADF7021 作 为 射 频 收 发 芯 片 ; 软 件 部 分 以 ADIismLINK 协 议 栈 作 为 开 发 基 础 。 在 实
术 rithm in Ad Hoc network and frequency multiplexing technique in micro -cellular network. the whole system has characteristics of high reliability, strong versatility , large coverage network and flexible structure.
技 RF transceiver chip. The ADIismLINK protocol has been taken as the development foundation of the software of nodes. First a single
node of the platform has been realized, and then the whole platform system has been organized based on table driven routing algo-
网络与通信
文 章 编 号 :1008-0570(2012)10-0308-03
《微计算机信息》2012 年第 28 卷第 10 期
基于微蜂窝自组网的无线数据采集平台的设计与实现
Research and Realization of RFDC Based on Micro-cellular and Ad Hoc
创 Keywords: RFDC, WSN, Ad Hoc, micro-cellular, ADF7021
新 引言
无线数据采集系统被广泛应用于生产线监控、水电煤气管 线检测等工业及民用领域。本文在分析和研究无线传感器网络 的基础上,整合无线自组网技术与微蜂窝技术,通过对 ADI 公司 的 ADIismLINK 协议栈的修改, 构建了以 ADF7021 为核心的无 线数据采集平台。
文献标识码： B
Abstract: Based on the analysis and research of WSN, a RFDC platform which combines the micro -cellular technology and the
wireless Ad Hoc network technology has been designed. The platform uses the AduC847 chip as the processor and the ADF7021 as
现系统单个节点设计的基础上,参考表驱动式自组网路由算法及微蜂窝频率复用技术建立数据采集系统。 本系统具有结构
灵活、网络覆盖率较高、通用性强、可靠性高等特点。
关 键 词 :无 线 数 据 采 集 系 统 ;无 线 传 感 器 网 络 ;无 线 自 组 网 ;微 蜂 窝 ;ADF7021
中图分类号: TP
1 自组网与微蜂窝技术
1.1 自组网技术 Ad Hoc 技术采用分布式多跳、对等的通信方式,不依赖预 设的网络设施,没有中心控制节点的管理,节点可自由加入或退 出网络,而不影响网络运行。Ad Hoc 网络作为一种生存性较强 的后备网络相对于传统网络主要有以下特点: 1) 独立性:不依赖于现有的有线设施,适合于特殊环境下的 网络通信; 2) 自组性: 只需两台及以上支持 Ad Hoc 的节点就可以在 任何地方建立无线连接; 3) 抗毁性:在网络发生动态变化或某些节点严重受损时,仍 可以迅速调整其拓扑结构以保持必要的通信能力; 4) 动态网络拓扑结构:没有中心控制节点,主机通过分布式 协议实现互联。 Ad Hoc 网络的以上特性,使其有效避免了长距离无线信号 传播过程中的衰减和干扰等问题, 非常适用于需要分布式特性 但有线通信设施不足的较恶劣的环境。 1.2 微蜂窝技术
在传统移动通信领域中, 蜂窝技术无疑是一项成功的无线 通信技术。微蜂窝技术是在宏蜂窝技术的基础上,以频率复用的 方式覆盖一片区域。此区域被划分为类似蜂窝的多个小区,小区 覆盖半径为 30m~300m,具有覆盖范围适中、传输功率低以及安 装方便灵活等特点。
1.3 微蜂窝与自组网技术整合 当无线数据采集系统需要覆盖一片较大区域时, 如果单纯 采用 Ad Hoc 技术组建网状拓扑网络, 可能会出现信息中继次 数多、路由维护困难、网络质量的下降等问题。此时,采用微蜂窝 结构与 Ad Hoc 相结合的组网方式是理想的选择。整个无线数 据采集系统可由一个或多个微蜂窝构成, 微蜂窝内部采用基于 表驱动路由算法的自组网技术, 自组网技术可以实现无线传感 器网络监测数据的高效汇集, 微蜂窝技术可以在传输频率资源 有限的前提下扩展网络的覆盖面积。整个系统具有铺设便利、 覆盖面积可调、抗毁性好等优点,特别适用于数据采集覆盖面积 较广,通信环境恶劣且无其他硬件通讯支持的环境。