[發明專利]一種面向工業無線網絡的低開銷高可靠資源分配方法

有效

• 申請號: 201110428305.9
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN103167506A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 張瓊;肖金超;曾鵬;趙曉全;于海斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H04W16/02
• 分類號: H04W16/02;H04W28/16
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術領域

本發明涉及無線資源分配技術，具體地說明是一種面向工業無線時分網絡的資源分配方法。

背景技術

隨著計算機、通信和網絡技術的飛速發展，工業無線網絡技術取得了巨大的成就。由于無線網絡具有無需布線、易于維護、高度靈活、快速實施等特點，可以運行在惡劣危險的環境中，可見其在工業自動化領域的應用潛力不言而喻。而無線網絡的能源有限性是無線網絡長期運行的瓶頸，因此，降低無線現場設備的能量消耗，是保證設備長期運行、降低維護成本的關鍵，而數據融合是解決無線網絡低功耗的關鍵技術。

時分多址無線網絡用于工業中，主要解決了網絡規模較大的情況下，傳統的基于載波偵聽的多路訪問策略所帶來高沖突，低帶寬利用率問題。時分多址是將網絡中的時間分成一個個微小的時間片，若干個時間片組成一個通信周期，網絡中每個設備都會分配固定的時間片進行通信。在這種網絡中，新設備入網需要進行初始化，即分配通信資源，只有分配了通信資源之后，才能夠入網正常工作。

現場設備的資源分配過程，是現場設備的生存周期中，通信較為頻繁和集中的階段。以往的方式是點對點的資源分配和點對點的確認。網絡中每條路徑的資源分屬于路徑上的每個節點，在節點的加入過程中，網關要將所有資源分配給路徑上相應的節點。通常所使用的方法就是網關分別以路徑上的節點為目的節點，發送相應的資源，等待該節點的確認，再發送路徑上下一個節點的資源，直到將路徑資源發送到路徑上的每個節點。這種方法無疑產生了大量的點到點通信，增加了網絡負荷，降低了現場設備加入效率。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于為工業無線網絡提供一種簡單優化的資源分配方式，采用本發明可以提高網絡資源分配的效率，降低網絡負荷，增大現場設備加入成功的概率。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：一種面向工業無線網絡的低開銷高可靠資源分配方法，包括以下步驟：

現場設備加入網絡時，首先由待加入現場設備選定一個已經在網的現場設備作為代理現場設備，向網關設備發起加入請求；網關設備收到待加入現場設備的加入請求后，按代理現場設備的現有路徑為待加入現場設備分配新路徑；

網關設備獲取并整合現場設備所需的資源；

將路徑上的所有資源封裝成一個資源分配報文，沿著所分配的新路徑以多播傳輸的方式傳輸到新加入的現場設備：路徑上的每個轉發現場設備均為需要分配資源的現場設備，現場設備在轉發的同時，獲取資源分配報文中屬于自身的那部分資源，并從資源分配報文中刪除這部分與其他現場設備無關的資源，再轉發到下一個現場設備；

末端的新加入的現場設備在接收到正確的資源分配報文后，向網關設備發送應答報文；一段時間內網關設備未收到新加入現場設備的應答，按照原路徑再次發送該資源。

所述網關設備接收到的待加入的加入請求中，帶有該現場設備入網前找到的代理現場設備信息，該代理現場設備與待加入現場設備之間一定為一跳可到達的關系。

所述按代理現場設備的現有路徑為待加入現場設備分配新路徑的方法為：讀取代理現場設備的路徑，在此路徑的基礎上增加代理現場設備到新現場設備的路徑，形成的新路徑即作為新現場設備的路徑。

所述多播傳輸分為2個階段：(1)從網關設備到代理現場設備之間的報文傳輸使用圖路由方式，即以代理現場設備為目的設備，在網絡中轉發該報文；(2)從代理現場設備到新加入現場設備之間的報文傳輸使用代理路由方式，即由代理現場設備以點到點的方式，直接發送給新加入現場設備。

所述現場設備接收到資源分配報文時，將報文的序列號、新加入的現場設備和絕對時隙號ASN記錄到接收傳輸表中。

本發明提出的資源分配方法，是在充分考慮無線資源的有限性和不可靠性的前提下提出的，具有簡單、高效等優點，有益效果具體表現在：

1.采用中心調度保證了資源分配的最優性；

2.采用路徑擴展算法的路由分配方式，簡化了路由分配方法，便于網絡維護；

3.采用多播的資源分配方式，一方面提高資源分配效率，降低了網絡負荷，另一方面減少了報文的傳輸次數，增加了現場設備入網的成功率；

4.采用逐點拋棄的分配方式，一方面及時刪除報文中的無用信息，縮短報文長度，減少射頻的發射功率，另一方面增大了傳輸成功率；

5.采用路徑最末端現場設備確認機制，既確保了當前資源報文的正確到達，又避免了其他現場設備不必要的應答；

6.采用超時重傳機制，保證了資源報文的可靠傳輸；