[發(fā)明專利]一種流量自適應(yīng)的工業(yè)無線WIA-PA網(wǎng)絡(luò)成簇方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410709079.5
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104469854A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王恒;王平;肖開;夏樞洋;代蜀梅
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W28/10
• 分類號: H04W28/10
• 代理公司: 重慶市恒信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50102
• 代理人: 劉小紅

1.一種流量自適應(yīng)的工業(yè)無線WIA-PA網(wǎng)絡(luò)成簇方法，其特征在于：包括以下步驟：

101、待入網(wǎng)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)階段，掃描信道并捕獲其通信范圍內(nèi)的在網(wǎng)簇首發(fā)出的信標(biāo)幀，并將所述鏈路質(zhì)量≥N1的信標(biāo)幀對應(yīng)的不同簇首的地址信息生成為簇首統(tǒng)計(jì)列表；

102、待入網(wǎng)設(shè)備在步驟101獲得的簇首統(tǒng)計(jì)列表中隨機(jī)選擇一個(gè)簇首作為該設(shè)備入網(wǎng)階段的代理簇首；

103、待入網(wǎng)設(shè)備向步驟102選擇的代理簇首發(fā)送改進(jìn)的連接請求命令，連接請求命令包括掃描獲得的簇首統(tǒng)計(jì)信息；代理簇首收到連接請求命令后，代理簇首根據(jù)連接請求命令的信息構(gòu)造改進(jìn)的入網(wǎng)請求并發(fā)送給系統(tǒng)管理器；

104、系統(tǒng)管理器根據(jù)改進(jìn)的入網(wǎng)請求中的簇首統(tǒng)計(jì)信息查找各個(gè)簇首的超幀調(diào)度信息，根據(jù)簇首已有的超幀調(diào)度信息，計(jì)算獲得網(wǎng)內(nèi)周期性數(shù)據(jù)流量最小的簇首節(jié)點(diǎn)；

105、系統(tǒng)管理器判斷步驟104計(jì)算獲得的最小的簇首是否是該入網(wǎng)設(shè)備的代理簇首，如果是，則系統(tǒng)管理器返回改進(jìn)型加入響應(yīng)給代理簇首，響應(yīng)幀載荷的指定簇首短地址域?yàn)榇泶厥锥痰刂罚敛襟E106；否則，由系統(tǒng)管理器指定該計(jì)算獲得的周期性數(shù)據(jù)流量最小的簇首作為入網(wǎng)設(shè)備的最終簇首，先將待入網(wǎng)設(shè)備的設(shè)備信息作為簇成員指定命令幀載荷的一部分發(fā)送給該指定簇首，指定簇首收到系統(tǒng)管理器發(fā)送的包含待入網(wǎng)設(shè)備的設(shè)備信息的簇成員指定命令后，則將載荷中的待入網(wǎng)設(shè)備的設(shè)備信息加入自己的簇成員列表中；再將指定簇首短地址作為改進(jìn)型加入響應(yīng)命令幀載荷的一部分，返回給代理簇首，代理簇首收到系統(tǒng)管理器發(fā)送的包含指定簇首短地址的改進(jìn)型加入響應(yīng)，則構(gòu)造改進(jìn)型連接響應(yīng)發(fā)送給待入網(wǎng)設(shè)備，連接響應(yīng)幀的載荷中包含指定簇首的地址信息，發(fā)送完成后即完成此次代理入網(wǎng)職能，并解除與待入網(wǎng)設(shè)備的代理關(guān)系，跳轉(zhuǎn)至步驟107；

106、代理簇首收到改進(jìn)型加入響應(yīng)，且指定簇首為代理簇首，則該代理簇首成為入網(wǎng)設(shè)備的最終簇首，構(gòu)造改進(jìn)型連接響應(yīng)按照WIA-PA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳輸過程返回給待入網(wǎng)設(shè)備，待入網(wǎng)設(shè)備成為代理簇首的簇成員，完成入網(wǎng)過程；

107、待入網(wǎng)設(shè)備收到代理簇首的改進(jìn)型連接響應(yīng)，將指定簇首作為自己的最終簇首，成為該簇首的簇成員節(jié)點(diǎn)，完成該設(shè)備的入網(wǎng)過程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量自適應(yīng)的工業(yè)無線WIA-PA網(wǎng)絡(luò)成簇方法，其特征在于，步驟104中調(diào)度信息的簇首的周期性數(shù)據(jù)流量的具體表示如下：

201、將簇首周期性數(shù)據(jù)流量表示為單位時(shí)間內(nèi)簇首節(jié)點(diǎn)在信標(biāo)幀階段、簇內(nèi)通信階段和簇間通信階段發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)量的總和：

Q＝Q_{信標(biāo)}+Q_內(nèi)+Q_間?????????????????(1)

其中，Q表示簇首網(wǎng)內(nèi)各階段周期性數(shù)據(jù)流量的總和，單位為位/秒(bps)；Q_{信標(biāo)}、Q_內(nèi)和Q_間分別表示該簇首在網(wǎng)內(nèi)信標(biāo)階段、簇內(nèi)階段和簇間階段的周期性數(shù)據(jù)流量，單位為位/秒(bps)；

202、該簇首在信標(biāo)幀階段數(shù)據(jù)流量：

其中,T_{信標(biāo)}表示信標(biāo)幀的發(fā)送周期，單位秒(s)，k_{信標(biāo)}表示周期時(shí)間T_{信標(biāo)}內(nèi)簇首發(fā)送的信標(biāo)幀所包含的數(shù)據(jù)量，單位為位(bit)。

203、簇內(nèi)階段周期性數(shù)據(jù)流量：

其中，T_簇內(nèi)表示簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)周期性數(shù)據(jù)幀的發(fā)送周期，單位秒(s)，k_簇內(nèi)表示周期時(shí)間T_簇內(nèi)內(nèi)所有簇成員節(jié)點(diǎn)發(fā)送的周期性數(shù)據(jù)所包含的數(shù)據(jù)量，單位為位(bit)。

在簇內(nèi)通信階段，簇內(nèi)的所有簇成員節(jié)點(diǎn)會周期性地向簇首匯報(bào)采集到的工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，

204、簇間階段周期性數(shù)據(jù)流量：

其中，T_簇間表示與該被計(jì)算簇首通信的網(wǎng)內(nèi)其他簇首周期性數(shù)據(jù)的發(fā)送周期，單位秒(s)，k_簇間表示T_簇間時(shí)間內(nèi)與被計(jì)算簇首通信的網(wǎng)內(nèi)其他簇首周期性數(shù)據(jù)所包含的數(shù)據(jù)量，單位為位(bit)。