突发流量自适应的6TiSCH网络分布式PID调度

工业物联网络6TiSCH通过对时隙跳频模式和IPv6协议的引入,在支持海量节点接入、确定性可靠传输以及低功耗运行方面优势明显。虽然6TiSCH操作子层的定义为用户自定义调度策略提供了规范化的调度执行过程,但在实际应用中仍面临不同应用场景的上层调度函数(即决策实体)个性化设计的问题。本文将控制理论引入确定性工业无线网络的资源调度应用中,将分布式节点间通信资源调控抽象为闭环控制问题,结合经典比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制算法,阐述基于PID控制理念的6TiSCH网络资源调度原理,设计面向突发流量场景的6TiSCH网络分布式PID调度算法,构建突发流量友好的上层调度函数。基于OpenMote-B的6TiSCH网络平台实验表明,所提方法支持流量需求动态变化的节点间通信资源的自适应调度,尤其对多种类型突发流量可以快速响应。

IETF 6TiSCH工业物联网研究综述：标准、关键技术与平台

互联网工程任务组(IETF)正在制定一套基于IPv6的低功耗工业物联网协议栈6TiSCH,其主要应用于复杂的工业过程控制及自动化领域。IETF 6Ti SCH协议栈在网络层上引入IPv6协议,使得海量的物联网节点可以无缝接入互联网;在链路层引入了IEEE802.15.4e TSCH新协议,可以有效降低节点能耗和增强无线通信可靠性。OpenWSN开源项目提供了一套该协议栈完整实现的代码。对IETF 6TiSCH工业物联网的标准、关键技术与平台进行了系统总结。首先对其发展历程及现状进行了详细的介绍;接着分析了CoAP应用层协议、UDP传输层协议、IPv6网络层协议、IEEE802.15.4e链路层协议及其物理层标准协议;随后总结了其高精度时间同步、资源调度与安全等关键技术,并对其实现平台进行了深入剖析;最后对未来研究可能面临的挑战进行了展望。

6TiSCH分布式网络调度

最近,IEEE发布了IEEE 802.15.4修订版本,称为IEEE 802.15.4e,定义了时隙信道跳频(TSCH)机制。TSCH网络中的节点遵循时分多址(TDMA)时间表进行通信,该时间表中的时隙提供分配给邻居节点之间通信的带宽单位。但是,TSCH只定义了链路层机制,没有定义如何建立网络通信调度表,并与网络的业务需求相匹配。因此,提出一种6TiSCH分布式调度算法策略,实现中继节点的负载均衡,延长网络整体寿命,并且通过6TiSCH网络共享信元特点,使节点能够听到邻居与其它节点之间进行时间表信元协商,减少网络冲突。该方法已经通过模拟测试,在调度算法方面有显著改进。