Reliable communication protocol for real-time wireless automation

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Electrical Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2011

Department

Automaatio- ja systeemitekniikan laitos

Major/Subject

Systeemitekniikka

Mcode

AS-74

Degree programme

Language

en

Pages

ix + 99

Series

Abstract

Recent development in the field of wireless sensor networks (WSNs) has led to grown interest towards applying wireless technology in the industry. The wireless sensor networks could provide a cost efficient and highly flexible solution for various industrial applications such as process monitoring and even real-time control. However, the wireless technology is still hindered by a number of issues related to the reliability of the communications before the technology can be fully utilized. Considerable research effort has been put into developing reliable communications solutions for wireless sensor networks. This thesis presents the various aspects that need to be taken into account when designing a reliable wireless communication system that could be utilized in industrial applications. The basics of the wireless communications utilizing radio frequencies are introduced and relevant standards reviewed. Furthermore, the challenges related to wireless communication and several methods to counteract some of the most relevant problems from automation point of view are discussed. Based in the gathered knowledge a reliable communication solution for WSNs in real-time applications is derived. Results from extensive industrial testing are also presented and analysed. The proposed solution adopts various methods to improve the reliability or wireless communications but still remains as a simple and easy to implement on any WSNs platform. The results indicate that the methods adopted in the protocol offers means for reliable real-time communications.

Viimeaikainen kehitys langattomassa anturiverkkoteknologiassa on johtanut teollisuuden lisääntyneeseen kiinnostukseen langatonta tekniikkaa kohtaan. Langattomat anturiverkot voisivat tarjota teollisuuteen kustannustehokkaan ja joustavan alustan prosessien valvontaan ja mahdollisesti jopa reaaliaikaiseen ohjaukseen. Toistaiseksi langattomaan tiedonsiirtoon liittyvät haasteet ovat kuitenkin rajoittaneet anturiverkkojen käyttöä lähinnä ei-reaaliaikaiseen tiedonkeruuseen. Langattomien anturiverkkojen tiedonsiirtoratkaisuihin on käytetty huomattavia tutkimusresursseja viime vuosina. Tässä diplomityössä esitellään langattomaan tiedonsiirtoon liittyviä haasteita. jotka tulee huomioida suunniteltaessa teollisuuden käyttöön soveltuvaa luotettavaa langatonta tiedonsiirtoratkaisua. Radiotekniikan perusteella langattomiin anturiverkkoihin liittyvät keskeiset standardit esitellään työssä. Lisäksi langattoman tiedonsiirron haasteet käydään läpi ja esitellään menetelmiä ongelmien vaikutusten vähentämiseksi erityisesti automaation näkökulmasta. Kerätyn tiedon pohjalta työssä kehitettiin reaaliaikasovelluksiin tähtäävä luotettava tiedonsiirtoratkaisu langattomille anturiverkoille. Teollisessa ympäristössä suoritettujen kattavien testausten tulokset esitellään ja analysoidaan. Kehitetty ratkaisu hyödyntää useita esiteltyjä menetelmiä langattoman tiedonsiirron luotettavuuden parantamiseksi, mutta se on silti yksinkertainen ja toteutettavissa monille anturiverkkoalustoille. Tulokset osoittavat että protokollaan valitut menetelmät mahdollistavat luotettavan ja reaaliaikaisen langattoman tiedonsiirron.

Description

Supervisor

Koivo, Heikki

Thesis advisor

Eriksson, Lasse

Keywords

wireless sensor networks, langattomat anturiverkot, real-time networking, reaaliaikainen tiedonsiirto, wireless automation, langaton automaatio, reliability, luotettavuus, communication protocol, tiedonsiirtoprotokolla

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020122358211

Collections

[dipl] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC