面向工业无线网络的动态TDMA系统设计与实现

摘要

随着工业4.0的发展,不同种类的新型工业应用被部署到工厂中,这对现有工业无线技术提出了实时性和高速率的要求.为了同时满足这两种需求,本文在支持高速率的IEEE802.11的基础上,提出了基于软件定义的动态时分多址(Time division multiple access,TDMA)机制无线接入系统.首先,为了提供时延有界的传输服务,设计并实现了基于MAC(Medium access control)层的动态TDMA接入机制.然后,为了满足工业无线网络中的动态变化的带宽需求,考虑设备数据量的动态变化,在SDN(Software defined network)控制器上通过基于最小二乘法的线性回归算法预测设备时隙需求,再将动态时隙分配问题转化为优化问题以最大化网络中所有设备动态时隙需求.最后,通过仿真对比TDMA时隙分配算法的性能,并在实际网络环境中开展系统部署与测试.结果表明,相对于其他TDMA接入机制,动态TDMA机制在保障时延有界的同时能有效提升传输性能.