- IP傳感器符合IEEE1451標準的設計方案-IP傳感器原型實現
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2014/10/16
IP傳感器原型實現
為了簡化設計，降低成本，IP傳感器在IEEE1451.1標準基礎上對智能傳感器信息模型進行了裁剪，保留了IEEE1451.2標準的STIM結構和功能，并對TEDS進行了擴展，以TCP/IP網絡協議為載體，借助以太網傳輸傳感器數據。IP傳感器在整體結構上主要由兩大部分構成:智能傳感器接口模塊STIM和網絡協議處理器模塊NPPM。NPPM主要用于TCP/IP協議報文的收發和解析。一方面，接收其它網絡節點的數據和命令，進行報文解析后將指令交由STIM執行;另一方面，接收STIM的數據，完成報文封裝后傳輸給指定的網絡節點。
這里，網絡節點既可以是一臺PC機，也可以是其它的IP傳感器。顯然IP傳感器實質上就是將STIM和NPPM集成在一起的一個具有以太網通訊功能的嵌入式設備，STIM用于傳感器接口部分，NPPM用于網絡接口部分。為了協調STIM和NPPM之間的數據通訊，IP傳感器摒棄了難以實現的以同步串行數據傳送協議為基礎的TII接口，基于ISA標準設計了一個雙端口數據緩沖器DPBI來保證2者之間可靠的數據交換和STIM擴展。基于通用的8位微處理器所開發的IP傳感器，是以UBICOM公司的SX52BD為基礎實現了簡化的智能傳感器信息模型NPPM，在ADI公司ADUC812的基礎上完成了IEEE1451.2標準兼容的STIM結構，
ADUC812內置的閃速數據存儲器用于TEDS實現以支持分布式網絡環境下IP傳感器的自識別和自描述。IP傳感器具有如下優點。
a.以當今最為流行的網絡通信協議TCP/IP為載體，利用廉價的Internet傳輸傳感器數據。這意味著IP傳感器有著更為廣闊的應用空間。
b.TCP/IP協議的應用使得技術人員可通過瀏覽器對IP傳感器進行在線管理和組態。這意味著基于以太網實施分布式網絡化測控成為可能。
c.IP傳感器具有的“即插即用”使得其能被動態的插拔到現有系統，而無須變動任何的網絡結構。這意味著測控系統可以根據需要動態構建和重組。
d.IEEE1451.2標準的開放性使得基于這個標準的IP傳感器將具有很大的柔性。意味著基于IP傳感器的系統具有良好的可擴展性和可維護性。典型的基于IP傳感器的分布式測量控制系統是由一個公共的網絡將多個IP傳感器、控制節點及中央控制單元連接在一起。IP傳感器用來實現參數測量并將數據傳送給網絡中的其它節點，控制節點是根據需要從網絡中獲取所需要的數據，并根據這些數據制訂相應的控制方法和執行相應的控制輸出。整個系統中，每個傳感器節點和控制節點是相互獨立且能夠自治，控制節點和IP傳感器的數目視應用要求而定，并能根據需要動態增加和減少。網絡的選擇既可以是企業內部的以太網，也可以直接是Internet。
3、IP傳感器網絡時延分析
IP傳感器是以TCP/IP協議為載體借助以太網傳輸數據的，其數據傳輸性能不可避免地受到網絡時延的限制，而且將直接影響到IP傳感器能否獲得廣泛的實際應用。在網絡化測控系統中，IP傳感器和控制節點通過以太網連接在一起。不同的路由選擇使得傳感器數據包沿著不同的線路傳輸，加上CSM/ACD固有的傳輸不確定性導致了IP傳感器數據傳輸的不穩定性和傳輸時延的隨機性。然而隨著交換式集線路的使用、以太網數據傳輸速率的提高，這個問題已得到重要改善。通過限制網絡負載，可大大降低發生數據沖突的概率，特別是在低負載的局域網應用場合，IP傳感器還具有廣闊的應用空間。大致上講，基于以太網的分布式傳感器網絡中，設IP傳感器總的網絡時延為TTOT，則有: TTOT=Tc+Tv+Tp 式中 Tc———通訊時延 Tv———擾動時延 Tp———執行時延
顯然，僅Tc和Tv受網絡通訊影響，是IP傳感器網絡時延分析的主要研究內容。值得一提的是，網絡時延強烈依賴于網絡負載，要構造精確的網絡時延數學模型非常困難，在微觀上沒有規律可遵循，而只能從宏觀上研究其統計特征。
4、試驗與結果分析
在Internet應用中，控制報文協議ICMP主要用于測試目的主機的網絡可達性，任何收到ICMP回送請求的主機都將形成回送應答并把它返還給最初的發送者，所返回的數據往返時間RTT實際上是數據包從源端被發送到目的機后并返回源端的時間總和，可近似反映Tc，Tv總和的變化。
21世紀將是嵌入式Internet的時代，據有關專家預測，下一代網絡設備中嵌入式設備將大大增加，70%的將是嵌入式設備。如果嵌入式傳感器設備能夠連接到Internet，則可以方便、低廉地將信息傳送到世界上任何一個地方。
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