基本信息
- 项目名称：
- 一种工业无线网络媒体访问控制方法
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文提出一种工业无线网络媒体访问控制方法，该方法使用超帧机制，根据工业及物联网中的周期性通信任务和非周期性通信任务来分配每一个超帧中的竞争期和非竞争期。其兼顾了上层下达的周期性通信任务在数据链路层中的实时调度，能够有效缓解无线技术在工业环境中通信质量严重下降给工业网络应用带来的负面影响。
- 详细介绍：
- 本论文研究的是一种工业无线网络媒体访问控制方法，该控制方法规定四种类型帧：信标帧、数据帧、应答帧和命令帧；同时，该方法的运行过程包括：协议会话机制、接入机制、帧间强制等待机制、监测信道忙后的退避机制、数据重传机制、包接受重复监测机制，以上机制通过有状态机将它们集成为一个系统。该方法使用超帧机制，根据工业及物联网中的周期性通信任务和非周期性通信任务来分配每一个超帧中的竞争期和非竞争期。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：为了有效缓解无线技术在工业换境中通信质量严重下降给工业应用带来的负面影响。思路：本论文方法使用超帧机制，根据工业级物联网中周期性通信任务和非周期性通信任务来分配每一个超帧中的竞争期和非竞争期。在竞争访问期发送的是非周期性数据和前一个非竞争周期没有成功发送的周期性数据，在非竞争周期期间发送的数据是周期性通信任务。
科学性、先进性及独特之处
- 科学性：把该控制方法与IEEE802.15.4MAC协议及CSMA/CA协议在平均延迟和吞吐量等性能指标作比较。当非周期数据包大量出现时，该控制方法无论是吞吐量还是在平均延时上都体现出了较大的优势。先进性：本论文研究的方法使用超帧机制，形成混合竞争期和非竞争期的超帧。独特之处：在竞争访问期发送的是非周期性数据和前一个非竞争周期没有成功发送的周期性数据，在非竞争周期期间发送的数据是周期性通信任务。
应用价值和现实意义
- 我们可以把这项技术应用在工业生产上，这样就能够在工业生产中有效解决通信质量不好而带来的一系列问题，能够及时有效的降低工业生产中不必要的浪费，生产所带来的一些因通信问题而引起的不安全因素等等，可以说在工业生产中解决了通信质量严重下降的问题，能给工业生产所带来的好处是不胜枚举的。
学术论文摘要
- 本论文研究的是一种工业无线网络媒体访问控制方法，该控制方法规定四种类型帧：信标帧、数据帧、应答帧和命令帧；同时，该方法的运行过程包括：协议会话机制、接入机制、帧间强制等待机制、监测信道忙后的退避机制、数据重传机制、包接受重复监测机制，以上机制通过有状态机将它们集成为一个系统。该方法使用超帧机制，根据工业及物联网中的周期性通信任务和非周期性通信任务来分配每一个超帧中的竞争期和非竞争期。其兼顾了上层下达的周期性通信任务在数据链路层中的实时调度，能够有效缓解无线技术在工业环境中通信质量严重下降给工业网络应用带来的负面影响。
获奖情况
- 国家知识产权局局受理了我们在2010年9月16日申请的《一种工业无线网络媒体访问控制方法》发明创造，其申请号为：201010283362.8。发文序号为：2010091600449130。根据《中华人民共和国知识产权法》规定，由于专利正在受理中，其内容不得公开，否则此专利将不予受理。因此，我们的论文尚且不能公开。
鉴定结果
- 2010年9月16日向国家知识产权局提出专利申请，并获得由国家知识产权局颁发的专利申请受理通知书，申请号为：201010283362.8。发文序号为：2010091600449130。
参考文献
- 通过对相关文献进行分析对比，得出如下结论：国内已见对基于IEEE 802.15.4标准的WIA-PA工业无线网络技术研究的文献，但未见改进超帧结构，将其形成混合竞争期和非竞争期状态超帧的文献报道； 在国内公开发表的中文文献中，已见对基于数据优先级决定退避算法选择时间量的研究文献，但国内未见在非竞争期发送，且实时数据仅在非竞争期中未发送成功时才可能在下一个非竞争期参与竞争的中文文献报道。
同类课题研究水平概述
- 随着科学信息技术的高速发展，工业无线网络已经成为一种新兴的、面向设备间短程的、信息交互的工业无线通信技术。它有广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性。 目前，国内外数据链路层中的问题主要可以归为两大问题，一是接入问题，二是调度问题。这也正是媒体访问控制方法要重点实现的功能。并且，绝大部分媒体访问控制方法仅考虑了物理层特点，没有考虑高层，而作为工业级物联网中的一个典型应用——基于无线的工业网络化控制系统，其应用层和数据链路层联系紧密，其通信信息大部分在应用层以事先确定了（生成的调度时间表中的周期性通信任务）。另外，无线通信在工业环境中通信质量严重下降，这使得现有的媒体访问控制方法不能较好的满足工业无线网络的应用需求，无线技术在工业网络化控制领域应用受阻。 本论文研究的控制方法根据工业级物联网中上层下达的周期性通信任务和非周期性任务来分配每一个超帧中的竞争期和非竞争期，形成混合竞争期和非竞争期的超帧的无线网络媒体访问控制。并且，在竞争访问期发送的是非周期性数据和前一个非竞争周期（CFP）没有成功发送的周期性数据，在非竞争周期期间发送的数据是周期性通信任务。该控制方法能有效缓解无线技术在工业环境中通信质量严重下降给工业网络应用带来的负面影响。
