Modbus报文有线/无线混合传输的实现

针对Modbus协议报文在ZigBee网络中封装和传输的应用需求,提出了一种实现Modbus报文有线/无线混合传输的方案.为在ZigBee网络中封装与传输Modbus协议报文,设计了一种可兼容有线/无线网络混合传输的帧结构与寻址方法;并从软硬件角度讨论了网关的设计,给出了Modbus协议报文在有线/无线混合网络之间转换的方法,使ZigBee网络可用于传输Modbus报文.该方案的提出,扩展了Modbus报文的传输与应用范围,为工业数据的有线/无线网络混合传输提供了一种有效途径.     

Modbus TCP/IP协议仿真应用设计

针对Modbus TCP/IP协议通信的特性,研究并设计出一种Modbus TCP/IP协议仿真应用方案。利用MFC框架,分别对协议中客户端和服务器端的功能进行设计,完成对客户端和服务器端的仿真实现,最后用仿真应用对Modbus TCP/IP协议模拟展示。展示结果表明,此仿真应用设计可以完整模拟出Modbus TCP/IP协议的通信流程,这可以更方便地对Modbus TCP/IP协议的通信过程进行模拟和理解,有效支持工控网络安全课程的协议建模与分析实验。     

面向物联网的IPv6协议简化

将IPv6技术融入物联网中,不仅解决了物联网节点寻址与通讯的问题,同时还能解决大规模物联网地址不足、缺乏应有的安全机制等问题。针对物联网节点资源受限的特点,提出了IPv6物联网中协议简化的4条原则,并根据这些原则对传统互联网中的IPv6及DHCPv6协议进行了简化研究。模拟实验证明,简化后的协议不仅未影响原有协议的功能,还具有高效、节能和占用资源少等特点,从而整体上提高了物联网数据吞吐率。     

基于TEDS的分布式电学信号测量控制系统设计

基于电子数据表格、CAN总线和Modbus通讯协议设计了一种分布式电学信号测量控制系统。该测控系统由上位机、从节点、总线构成。上位机是测控系统的主节点,实现从节点的管理、测量结果显示以及与用户的交互。从节点采用模块化设计,包括信号处理电路、TEDS信息存储单元、总线通讯接口电路、电源管理电路和AVR单片机,实现了多种电学信号转换和测量、执行器的控制以及与上位机的通讯。TEDS信息存储单元按照IEEE 1451标准规定的方式描述了节点的详细信息、校正模型等核心参数,并可通过标准指令被上位机读取。借助TEDS技术,系统中的从节点支持即插即用,自动识别。目前该测控系统已成功应用于大功率逆变电源设备中,运行稳定可靠。     

ZigBee网络中基于借地址的高效分布式地址分配算法

借地址机制用于解决ZigBee网络在采用DAAM (distributed address assignment mechanism)为节点分配地址时因组网参数的限制而产生的孤节点问题。现有的借地址机制可以提高地址分配成功率,但存在其组网开销和时延较大的问题。为此提出一种高效的借地址分配算法EDAA BA (efficient distributed address assignment algorithm based on borrowed address),采用首先向同枝子孙节点借地址的方式为路由孤节点分配地址、加入借地址信息即时回复机制以及将16位地址中DAAM未使用到的剩余地址分配给终端孤节点等改进机制达到减少组网开销和时延的目的。理论分析和仿真结果表明：EDAA BA算法在保持较高地址分配成功率的前提下,其组网耗时和组网开销方面性能优于现有的两种改进方案。     

MANET中的多目标组播路由协议

针对临时性、少量信息群发业务模型,提出一种多目标组播路由协议,利用已有的单播路由信息实现组播发送功能。中间节点根据组播分组中目的节点的地址和路由信息,结合本节点路由表或转发表,对相关目的节点执行转发。协议无需维护组播树和组播成员状态,可在任意提供路由表或转发表的单播路由协议基础上工作。在该应用模型下,协议的分组递交率性能与单播路由协议相当,发送开销比单播和其他组播路由协议大大减少,控制比特开销也较低。     

基于pic18f67j60的Modbus/TCP转换器实现

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络和其它设备之间可以通信。Modbus/TCP利用TCP/IP协议将Modbus消息封装成IP包,在Intranet/Internet上传输,扩展了Modbus的适用范围。本文提出一种基于Microchip的pic18f67j60和MicrochipTCP/IP协议的经济适用、性能稳定的Modbus/TCP转换器实现方案。     

基于Modbus协议的螺丝机HMI系统设计

为了解决早期螺丝机HMI(Human Machine Interface,人机接口)系统显示内容少、操作性差、通用性低等问题,设计了基于Modbus协议的螺丝机HMI系统,通过对Modbus协议的研究,确定了触摸屏作为主机,控制器作为从机,运用RTU模式通信的方案,同时给出了帧间超时时间与定时器装载值的计算式及CRC校验流程。针对遇到的切屏后数据刷新延迟的问题,提出了一种数据预装载附加DMA功能的方法,即利用机器开机时间,提前将所需的数据载入到控制器开辟的缓存中,使得数据地址与界面控件地址直接映射,再启用DMA功能加快主、从设备数据转移速度。在界面设计方面,详述了设计步骤,并引入了组态软件参与设计,有效地缩短了开发周期。本设计已成功应用于实际生产中,长期使用表明系统运行稳定、切屏流畅且界面友好,提高了工件螺丝锁付效率。     

一种基于令牌的短波网动态TDMA协议设计与仿真

针对短波天波通信数据传输可靠性低的特点,在TDMA(time division multiple address)协议基础上,时隙内部加入令牌机制,设计一种基于令牌的动态TDMA协议(TDMA protocol based on token,TP-TDMA),实现了时隙的动态利用,并克服了HFTP(high frequency token protocol)协议对令牌传递的依赖.提出了令牌发送算法(token send algorithm,TS-ALG)对各节点前一段时间内发送的数据量进行统计,并依据发送的先后顺序加权求和,以此判断节点当前业务量大小.在时隙剩余的情况下,通过TS-ALG算法选定业务较繁忙的节点,以业务繁忙节点地址为目的地址发出令牌,目的节点收到令牌后发送数据至时隙结束.利用OPNET软件建立了TP-TDMA协议仿真模型,并与TDMA协议和HFIP协议作了不同业务量条件下的性能比较.仿真结果证明,TP-TDMA相比TDMA协议和HFTP协议,在信息投递率、吞吐量和平均时延方面具有更优异的性能.     

基于DHCPv6的大规模无线传感器网络地址管理协议的设计

针对无线传感器网络(WSNs)节点数量众多、动态拓扑的组网特点,借鉴DHCPv6的基本原理,设计了一种适用于大规模WSNs的地址管理协议.提出了基于客户机/服务器的地址分配方案,给出了客户机和服务器的报文处理流程和定时处理流程,为解决WSNs地址动态分配问题提供了一种新的思路.     

物联网中LEACH算法的研究与改进

针对物联网节点异构的特点,从时效性要求不同的角度出发,提出一种改进的LEACH路由分簇算法。在传送数据之前,要求节点发送代表数据缓急的脉冲,根据脉冲长度及频率得到节点时效性要求参数,结合参数的大小和传输的数据量,动态分配每轮数据传输的时隙,使得高时效性要求节点分配较长时隙,在相对较短的轮次内完成数据传输。仿真结果表明,高时效性节点优先得到资源,传送时延较小,特别在节点数目众多的条件下,节点的平均传送时延得到降低。     

空基移动自组网中基于TDMA的 令牌时隙MAC协议

为了较好地提高控制信息的利用效率,提出基于时分多址(TDMA)的令牌时隙媒介访问控制(MAC)协议. 该协议采用控制信道与数据信道分离的方法,在控制信道按照网络节点的标号(ID)顺序,动态拥有令牌时隙,及时交换节点信息参数及数据传输请求;在数据传输信道采用预约分配的时隙进行高速数据传输,避免了节点间的传输干扰. 同时采用空分复用TDMA模式,极大地提高了有限信道资源的利用率. 仿真结果表明,设计的MAC协议能够有效地提高网络的吞吐量,满足不同服务质量(QoS)和传输时延的要求.     

微型无人机群空空数据链协议建模与仿真

为较为准确、客观地评价微型无人机群(UAV:Unmanned Aerial Vehicles)空空数据链系统的各项性能指标,根据ZigBee(Zig+Bee无线数传网络)协议,通过建立时隙轮询表完成时隙分配。在简要分析ZigBee协议栈各层的功能及其网络拓扑结构的基础上,重点阐述了空空数据链协议的时隙分配机制及网络地址分配机制,讨论了利用网络仿真工具OPNET(Optimized Network Engineering Tools）建立该无线通信协议模型的过程,并通过构建一个网络仿真平台对信道接入延时、吞吐量等进行仿真分析。验证了该空空数据链采用的通信协议的有效性,同时也为其他网络协议仿真提供了参考。     

基于CDMA技术的Ad Hoc网络联合功率控制算法

提出了一种用于Ad Hoc CDMA网络的联合功率控制算法．对于一个接收终端,分配在同一时隙的各个发射终端的功率调整是基于通信链路的当前状态信息,其中包括各发射终端下一步使用的调整后的新发射功率值．即发射终端调整后的新发射功率值是基于共同的通信资源计算得出的．使得各移动终端能够共享通信网络链路资源．仿真结果表明,这一新的功率控制算法能有效地减小接收端信噪比动态范围,降低干扰信号强度,提高能量效率和系统性能．     

EHWSNs中面向吞吐量和能耗优化的时隙分配算法研究

针对在具有移动汇聚结点(Sink)的能量收集无线传感器网络中,如何在数据收集时提升网络吞吐量和降低能耗的问题,分析了Sink移动距离与节点数据传输的时间周期之间的关系,将面向吞吐量和能耗优化的数据收集问题建模为基于混合整数线性规划的优化问题,并提出了一种基于有效传输周期的时隙分配算法来对其进行求解。算法主要分2个阶段进行：移动Sink在每个时间周期内识别出可进行数据传输的邻居节点,并为其分配时隙;移动Sink根据数据可用性对节点进行排序,并最终决定哪些节点在各个时隙期间发送数据。理论分析和仿真实验结果表明,所提算法在吞吐量和能耗方面的性能优于当前典型算法,且计算复杂度更低。     

Trust attestation mechanism for the sensing layer nodes of Internet of Things

The main function of Internet of Things is to collect and transmit data. At present, the data transmission in Internet of Things lacks effective trust attestation mechanism and trust traceability mechanism of data source. To solve the above problems, a trust attestation mechanism for sensing layer nodes is presented. First a trusted group is established, and the node which is going to join the group needs to attest its identity and key attributes to the higher level node. Then the dynamic trust measurement value of the node can be obtained by measuring the node data transmission behavior. Finally the node encapsulates the key attributes and trust measurement value to use short message group signature to attest its trust to the challenger. This mechanism can measure the data sending and receiving behaviors of sensing nodes and track the data source, and it does not expose the privacy information of nodes and the sensing nodes can be traced effectively. The trust measurement for sensing nodes and verification is applicable to Internet of Things and the simulation experiment shows the trust attestation mechanism is flexible, practical and efficient. Besides, it can accurately and quickly identify the malicious nodes at the same time. The impact on the system performance is negligible.     

一种基于负载信息的机群主结点选择机制

分析了当前机群环境下的负载平衡系统主结点选择机制的弊端，提出了将负载方面的知识引入主结点选择的思想．通过提前估算各结点的负载和使用适当的通信机制，便可以科学地选出负载轻、性能好的结点作为主结点故障后的下一个主结点．该机制可以在不降低机群可用性的基础上更好地平衡系统负载．     

分布式自组织网络动态功率控制机制的研究与实现

针对自组织网络的功率控制机制,提出了一种适用于自组织网络的分布式动态功率控制机制.源节点首先向目的节点申请保护时隙作为专用数据通信时隙,申请成功后源节点根据接收到的响应报文的发送功率和接收信号强度指示器,计算出源节点到目的节点的最优发送功率,减少发送功率从而节省节点能耗.基于CC2430无线模块开发了实验验证平台对该机...     

Ad Hoc 网络动态时隙分配的混合 MAC 协议研究与仿真

针对 Ad Hoc 网络的节点具有移动性,信道具有多跳共享性的特点,提出动态时隙分配的混合媒体接入控制（media access control,MAC）协议,协议包括时隙分配和时隙竞争2个阶段。在时隙分配阶段,采用静态分配和动态调整相结合的方式,在为每个节点分配固有时隙的基础上,将不共享信道的节点时隙动态地分配给通信节点;在时隙竞争阶段,通过在子帧中设置不同优先级,在不参与通信节点的主时隙中,数据传输子帧被分成实时业务竞争阶段和非实时业务竞争阶段,竞争成功的节点在这个时隙传输数据,提高优先业务节点的接入概率。采用 NS2网络模拟软件进行仿真,结果表明,所提混合 MAC 协议提高了系统的分组投递率,降低了实时业务的平均时延,协议能够充分利用信道空间复用性,减少竞争,提高接入效率,适合 Ad Hoc 网络。