工业IEEE802.15.4a标准无线网络性能测试设计与实现.pdfVIP

工业IEEE802.15.4a标准无线网络性能测试设计与实现

吴丽琴;徐胜;姜得志

【摘要】基于IEEE802.15.4a标准的短距离无线传输技术在工业中得到了广泛的

应用,然而,针对IEEE802.15.4a协议工业无线网络的性能测试研究较少,评判工业无

线控制系统是否符合工业场合的应用缺乏精确的描述;为评价基于IEEE802.15.4a

标准的工业无线网络的性能,搭建了基于该标准的无线网络测试平台,基于ARM处

理器开发了工业无线网络性能测试装置,给出了测试装置的软硬件设计,通过测试获

得工业无线网络控制系统的丢包率、吞吐率、协议转换时间等性能指标,测试结果

表明该装置能够有效地实现对基于该标准的无线网络进行性能测试,为改善和优化

工业无线网络的应用、保证系统的稳定运行提供了有力的依据.

【期刊名称】《计算机测量与控制》

【年(卷),期】2014(022)012

【总页数】4页(P3900-3902,3905)

【关键词】工业无线网络;性能测试;IEEE802.15.4a

【作者】吴丽琴;徐胜;姜得志

【作者单位】南通职业大学电子信息工程学院,江苏南通226007;南通职业大学电

子信息工程学院,江苏南通226007;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;

上海大学机电工程与自动化学院,上海200072

【正文语种】中文

【中图分类】TP392

0引言

工业无线技术是面向工厂自动化和过程自动化设备间信息交互的无线通信技术，是

工业自动化系统的又一次技术革新，拓展了有线技术使用范围，降低了对复杂环境

监控的难度，节约了成本，已广泛地应用于石油化工、冶金、物流、电力等领域

［1］。但是，在一些使用环境复杂和存在强干扰的工业现场中，工业无线网络还

存在信号传输不稳定、存在延时及延时的不确定性等一些问题［2］。因此，测试

和验证工业无线网络接入到控制系统中的性能，获取网络的性能指标，进一步通过

性能指标来检验工业无线控制系统是否符合工业场合的应用，显得格外重要。

目前，基于IEEE802.15.4a标准工业无线网络在工业中获得广泛应用，大多数学者

通过理论分析和计算机仿真技术等方法对无线网络进行性能研究，搭建的测试平台

仅针对某一特定场合的具体无线设备的应用，针对IEEE802.15.4a协议工业无线网

络的测试平台鲜见报道［3－4］。本文以IEEE802.15.4a标准工业无线网络为研

究对象，搭建了有线／无线异构网络控制系统平台，基于ARM处理器开发了工业

无线网络性能测试装置，获得了网络的性能指标，为改善和评判工业无线网络的性

能提供了有力的依据。

1测试平台总体架构

课题组搭建基于工业有线／无线异构网络的发电系统网络控制与仿真实验平台（见

图1所示），系统中PROFIBUS－DP网络为主干网，节点与主干网络之间WICN

采用协议网关接入到PROFIBUS－DP主干网中。性能测试装置作为节点无线接入

到WICN。网络系统中的站点设备包括：PROFIBUS－DP节点11个，WICN节

点9个，无线网关1个，性能测试装置1套（测试装置作为无线节点加入到

WICN令牌环网络中）。

2工业无线网络性能测试装置硬件设计

图1工业无线网络控制系统性能测试平台

工业无线网络性能测试装置的硬件包括：核心控制模块、以太网接口模块、

IEEE802.15.4a无线通信模块、HMI接口模块、串口和USB接口，如图2所示。

图2工业无线网络性能测试装置硬件设计

2.1核心控制模块的设计

核心控制模块采用AT91RM9200处理器外扩64MByteSDRAM、128Mbit

NORFLASH。该处理器内嵌10M／100M自适应以太网接口、3个同步串口

（SSC）4个UART接口，主机／从机串行外设接口SPI、USB2.0主机端口和器

件端口［5］。AT91RM9200的接口外扩64MByteSDRAM，其采用了两片

SAMSUNG公司的K4S561632H－UC75芯片并联实现16位数据的存取。同时

扩