[發明專利]一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法

在審

• 申請號: 201410059410.3
• 申請日: 2014-02-21
• 公開（公告）號: CN103812623A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 王軍;王健;逄玉俊;孫浩;曾佳琪
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: H04L1/18
• 分類號: H04L1/18;G05B19/418
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司 21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

????本發明涉及一種網絡媒介訪問控制方法，特別是涉及一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法。

背景技術

近年來，無線網絡在工業控制網絡中得到了快速發展。然而，在無線工業控制網絡中，許多問題也日益突出，如無線控制網絡中無線節點的能量利用率低和無線信道訪問的公平性低等。一旦這些問題繼續存在并且不能得到很好地解決，無線工業控制網絡的服務質量就得不到保障，那么工業生產的各個環節就會受到不同程度的影響。然而一旦是要求嚴格的化工生產過程，無線工業控制網絡的訪問不能得到有效地控制，生產過程就有可能會造成巨大的損失和危害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法，該方法采用了自適應冗余節點休眠策略和效能媒介訪問控制方法，即HEF-CSMA/CA（Hybrid?Efficiency?and?Fairness—CSMA/CA）。為了提高無線工業控制網絡中信道訪問的公平性和能量的利用率，HEF-CSMA/CA協議兼顧了公平性和能量利用率。該方法可以有效地緩解和改善工業環境下的無線控制網絡中節點的能量利用率和信道訪問公平性問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法，所述方法包括HEF-CSMA/CA協議運行程序：

1)?首先，組建無線工業控制網絡和網絡狀態初始化；

2）節點開始發送數據之前，開始偵聽信道的使用情況；

3）數據被成功的傳輸，節點完成數據發送任務，將會進行休眠狀態，等待再次被喚醒；數據沒有被成功的傳送，節點增大下一次發送窗口CW以獲得更大的成功傳送機率。

4）數據再次被重傳時，仍然沒有被成功的接收，直到超出重傳次數，數據發送情況上報高層，由高層決定是否重傳；數據被成功的傳送，目的節點把數據傳送到高層，等待高層的處理。

所述的一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法，所述節點開始發送數據之前，開始偵聽信道的使用情況采用RTS/CTS+ACK握手確認機制。

所述的一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法，所述數據沒有被成功的傳送，節點增大下一次發送窗口CW獲得更大的成功傳送機率后節點執行退避算法，設置NAV等待再次訪問信道。

所述的一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法，所述無線工業控制網絡中節點的工作周期分為兩個工作狀態，即空閑狀態和休眠狀態；計算網絡的覆蓋范圍,?通過計算覆蓋范圍，得知節點的感知范圍和發送功率覆蓋范圍。

所述的一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法，所述在覆蓋范圍之內的冗余節點轉入休眠狀態，沒有冗余節點或者不在覆蓋范圍的節點將直接偵聽信道情況。

所述的一種具有自適應無線工業網絡媒介訪問控制方法，所述節點的壽命劃分為N個等級。

本發明的優點與效果是：

1.的無線工業控制網絡中，無線節點采用的休眠策略和媒介訪問控制方法并沒能夠很好地考慮到工業環境的影響因素，如工業中電磁和射頻信號的干擾、隨機衰落和信道的惡化等。這些因素都極大地影響了無線信道訪問的公平性，同時也不利于無線節點的能量利用率的提高和網絡的壽命的延長。

????2.明提出一種面向無線工業控制網絡的媒介訪問控制方法（HEF-CSMA/CA），它能均衡網絡節點的能量利用率和信道訪問公平性，并帶有自適應冗余節點休眠管理策略。其方法兼顧了節點的能量的利用率和無線信道訪問的公平性。首先，在無線工業控制網絡中，HEF-CSMA/CA協議采用了自適應冗余節點休眠策略。自適應冗余節點休眠策略利用了自適應休眠機制和冗余節點休眠機制的優點，可以有效地實現節能的目的，可以減少節點之間的信道競爭和沖突。提高了信道的資源的利用率。同時，也為更好的完成數據的傳輸提供了便利。其次，為了提高無線工業控制網絡訪問的公平性，在數據傳輸前，運用了LBT機制進行了偵聽信道，采用了RTS/CTS+ACK握手確認機制去可靠地傳輸數據。在數據沒能成功傳輸的情況下，運用了發送窗口和速率自適應調節機制來改善數據重傳機制，減少了無線信道訪問的競爭和沖突，從而達到提高網絡訪問的公平性。在數據成功傳輸的情況下，使節點轉入休眠機制，達到提高能量利用率和延長網絡的壽命。

附圖說明

圖1為本發明節點休眠管理算法示意圖；

圖2為本發明HEF-CSMA/CA協議數據幀結構圖；

圖3為本發明數據重傳機制時序圖；