[發(fā)明專利]一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入與多約束多徑路由系統(tǒng)及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810584056.4
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108900322A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許洪華;關(guān)新平;陳彩蓮;江濤;徐池
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州科技大學(xué)
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L12/707;H04L12/715;H04L12/725;H04L12/733;H04W40/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 曹毅

本發(fā)明是一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入與多約束多徑路由系統(tǒng)及方法，包括工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備所在的工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域、工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)用于測控的工業(yè)現(xiàn)場儀表區(qū)域、以及工業(yè)現(xiàn)場儀表區(qū)域中無線儀表構(gòu)成的工業(yè)現(xiàn)場儀表節(jié)點，該系統(tǒng)包括分布在工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的若干具有無線接入和路由能力的無線通信節(jié)點和網(wǎng)關(guān)、以及包括覆蓋工業(yè)現(xiàn)場儀表區(qū)域的多個依次連通的正方形區(qū)域，所述無線通信節(jié)點與工業(yè)現(xiàn)場儀表節(jié)點交互并以多跳多徑方式與網(wǎng)關(guān)通信，所述網(wǎng)關(guān)連接至監(jiān)控計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明給出了保證覆蓋和連通的系統(tǒng)部署方法和多約束多徑路由發(fā)現(xiàn)和動態(tài)校正方法，能降低現(xiàn)場儀表負(fù)擔(dān)，更好地應(yīng)用現(xiàn)有無線技術(shù)，并且更有利解決工業(yè)無線通信中多約束QoS路由問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)自動化系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入與多約束多徑路由系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)用于工業(yè)自動化系統(tǒng)，在系統(tǒng)部署、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)拓展和系統(tǒng)改造升級等諸多方面具有有線網(wǎng)絡(luò)無可比擬的優(yōu)勢。然而，無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)目前在工業(yè)自動化系統(tǒng)應(yīng)用還相對有限，一般是在現(xiàn)有儀表增加有限的無線通信功能，適當(dāng)增加網(wǎng)關(guān)，從而實現(xiàn)用無線取代有線通信線纜，用無線通信實現(xiàn)原有的固定的通信鏈路。這種現(xiàn)狀在兩個方面存在問題：第一，簡單地用無線取代有線通信線纜，無線技術(shù)受原有有線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)局限，影響無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)勢發(fā)揮其自身特點；第二，底層儀表功能有限，而且這些儀表主要功能是測控相關(guān)的，依托底層儀表進(jìn)行無線網(wǎng)絡(luò)接入和組網(wǎng)，性能有限，且占用底層儀表系統(tǒng)資源也會對測控系統(tǒng)帶來影響。

本發(fā)明提出一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入與多約束多徑路由系統(tǒng)，并給出面向工業(yè)自動化的接入和路由方法。通過設(shè)計獨立、靈活的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入層，降低現(xiàn)場儀表負(fù)擔(dān)，同時發(fā)揮無線技術(shù)特點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入與多約束多徑路由系統(tǒng)及方法，一方面降低現(xiàn)場儀表用于通信和組網(wǎng)的開銷，另一方面，在系統(tǒng)體系和技術(shù)應(yīng)用上，為在工業(yè)自動化系統(tǒng)中充分發(fā)揮無線通信技術(shù)優(yōu)勢提供條件。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入與多約束多徑路由系統(tǒng)，包括工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備所在的工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域、工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)用于測控的工業(yè)現(xiàn)場儀表區(qū)域、以及工業(yè)現(xiàn)場儀表區(qū)域中無線儀表構(gòu)成的工業(yè)現(xiàn)場儀表節(jié)點，該系統(tǒng)包括分布在工業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的若干具有無線接入和路由能力的無線通信節(jié)點和網(wǎng)關(guān)、以及包括覆蓋工業(yè)現(xiàn)場儀表區(qū)域的多個依次連通的正方形區(qū)域，所述無線通信節(jié)點與工業(yè)現(xiàn)場儀表節(jié)點交互并以多跳多徑方式與網(wǎng)關(guān)通信，并且滿足多QoS約束條件，所述網(wǎng)關(guān)連接至監(jiān)控計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，其中，

每個所述工業(yè)現(xiàn)場儀表節(jié)點的通信半徑內(nèi)均包括至少一個無線通信節(jié)點，以保證每一個無線儀表均可接入系統(tǒng)；

每個無線通信節(jié)點的通信半徑內(nèi)至少包括另一個相鄰的無線通信節(jié)點，以保證系統(tǒng)連通性。

進(jìn)一步的，所述正方形區(qū)域的邊長為d為：，所述無線通信節(jié)點節(jié)點的通信半徑為：，其中，為工業(yè)現(xiàn)場儀表節(jié)點的最小通信半徑，以保證正方形區(qū)域?qū)I(yè)現(xiàn)場儀表區(qū)域的覆蓋、以及無線通信節(jié)點與工業(yè)現(xiàn)場儀表節(jié)點的連通。

進(jìn)一步的，每個所述正方形區(qū)域中設(shè)有至少一個無線通信節(jié)點。

進(jìn)一步的，所述無線通信節(jié)點包括ZigBee芯片MC13213，所述ZigBee芯片MC13213上分別連接有時鐘電路、BDM接口、天線電路、電源電路、電源及相應(yīng)的基本外圍電路，所述網(wǎng)關(guān)包括以太網(wǎng)接口芯片Rabbit3000，所述以太網(wǎng)接口芯片Rabbit3000上分別連接有存儲器電路、電源電路、本地指示電路和天線電路。

一種工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)接入與多約束多徑路由方法，該方法包括以下步驟：

步驟1）首先采用層次化模型設(shè)計各指標(biāo)權(quán)重；

步驟2）然后將多約束QoS路由轉(zhuǎn)化為單約束QoS路由；