[發明專利]一種提高工業無線傳感器網絡可靠性的方法

無效

• 申請號: 200810047015.8
• 申請日: 2008-03-07
• 公開（公告）號: CN101309135A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 王懌;胡海;王銀鋒;王芙蓉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04L1/22
• 分類號: H04L1/22;H04L1/16;H04L12/02;H04L12/28
• 代理公司: 北京市德權律師事務所
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及網絡傳輸領域，尤其涉及工業無線傳感器網絡領域。

背景技術

工業無線傳感器網絡技術是繼現場總線技術之后，工業控制領域的一個熱點技術，是降低工業測控系統成本，提高工業測控系統應用范圍和可靠性的革命性技術，是未來幾年工業自動化產品新的增長點。

無線傳感器網絡是由部署在監測區域內大量的具有感知、計算處理和無線通信能力的廉價小型傳感器節點組成。每個節點通過傳感器或控制參數實現與環境的交互，然后通過網絡互聯來完成一定的任務。在無線傳感器網絡中，每個傳感器節點可以協作感知、采集和處理網絡覆蓋范圍之內的地理區域中感知對象的信息，并發布給觀察者。

在工業環境中，無線傳感器網絡應用的主要特點有：

(1)網絡的大規模性；無線傳感器網絡在工業環境中應用的大規模性包括兩個方面的含義：一方面是傳感器節點分布在很大的地理區域內；另一個方面，傳感器節點部署很密集。

(2)網絡的自組織性；在無線傳感器網絡現有的一些應用中，節點在通常情況下都是被放置在沒有基礎結構的地方，這就要求無線傳感器網絡具有自組織性，能夠自行配置管理。

(3)工業環境應用中對無線傳感器網絡有特殊要求，如實時數據采集，動作行為控制執行等，這些數據傳輸網絡是不允許出現故障的，一旦出現故障，那將帶來巨大的經濟損失或災難性的后果。

在網絡中，設計的環節非常多，如通訊設備，數據處理設備等，這些都有可能出現問題，任何一個環節出現問題，都會導致整個網絡數據傳輸的可靠性降低，所以一般的解決方案就是提供冗余網絡，對于較重要的網絡設備(如關鍵節點或路由器)，可以通過備份來實現網絡的冗余，確保網絡的暢通。工業環境應用中無線傳感器網絡的冗余是為了提高實時性和穩定性，無線傳感器網絡節點能量和通信范圍有限，很容易發生節點失效。在這種情況下，有些采樣數據就有可能沒法傳遞至觀察設備。因此在無線傳感器網絡中加入冗余方案，意義十分重大，可以大大提高工業無線傳感器網絡的穩定性，實時性和整個網絡的生存期。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，在工業環境應用中，無線傳感器網絡進行實時數據采集、動作行為控制等操作的過程中出現故障而導致整個網絡數據傳輸的可靠性降低，無線傳感器網絡節點能量和通信范圍有限，很容易發生節點失效，而使得有些采樣數據可能沒法傳遞至觀察設備的問題，

為解決上述問題，本發明提供了一種提高工業無線傳感器網絡可靠性的方法，該方法包括以下步驟：

在傳感器終端節點安裝多個無線網卡，用于終端節點的網卡冗余；終端節點所配備的冗余網卡數量，是由無線傳感器網絡終端節點在網絡中所傳輸的數據的權重決定，該終端節點上傳輸數據的權重越大，分配的冗余網卡的數量越多；

對終端節點進行初始化設置，包括如下步驟：所述終端節點檢測無線網卡，按其端口地址分配基地址和注冊中斷向量，識別網卡型號，并初始化該網卡的MAC控制器，PHY控制器；

該無線網卡向無線網卡接入基站注冊本網卡信息，無線網卡基站向該無線網卡返回應答信息，終端節點根據所述返回應答信息計算并記錄該無線網卡通信鏈路的誤碼率；

重復執行上述初始化設置步驟，直到該終端節點上所有無線網卡初始化完畢；

終端節點根據記錄的無線網卡誤碼率數據進行信道通信質量的排序，形成終端無線網卡通信質量隊列；

指定所述網卡通信質量隊列中通信質量最好的網卡為主工作網卡，其余的網卡作為備份工作網卡；

定時更新終端節點網卡通信質量隊列，并根據網卡通信質量隊列進行網卡切換，用于選擇通信質量最好的網卡進行數據傳輸；

在終端節點網卡通信質量隊列更新的間隔期內，如果當前主工作網卡通信不正常，則按照網卡通信質量隊列中通信質量由高到低的順序切換到備份工作網卡進行數據重發，直到數據發送成功。

進一步地，所述定時更新終端節點網卡通信質量隊列，并根據網卡通信質量隊列進行網卡切換的具體方式為：