[发明专利]一种基于多接入点的TDMA接入装置及其接入方法

权利要求书

1.一种基于多接入点的TDMA接入装置，包括站点STA、接入点AP、网关和控制器，其中STA在工业现场连接现场设备，负责采集现场数据以及控制生产过程，其特征在于，STA与多AP接入装置中的多个接入点AP无线连接；所述多个接入点AP与多AP接入装置中的一个网关有线连接；所述多AP接入装置用于将STA采集的现场设备的传感器数据转发到控制器，将控制器的控制信息转发给现场设备上的执行器。

2.根据权利要求1所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置，其特征在于，所述多个AP共用一个地址，并行工作。

3.根据权利要求1所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置，其特征在于，所述多AP接入装置包括：TDMA模块、用户数据报协议通信模块、滤包模块、缓存区管理模块以及网络管理模块；其中，用户数据报协议通信模块采用UDP通信协议，用于转发来自于多个AP的数据包；滤包模块连接用户数据报协议通信模块，用于过滤多余的重复包；缓存区管理模块连接用户数据报协议通信模块和滤包模块，用于管理存取缓存区；网络管理模块连接缓存区管理模块，用于将数据包发送给网关；TDMA模块连接用户数据报协议通信模块和网络管理模块，用于组织TDMA超帧通信，包括ACK回复子模块。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置的接入方法，其特征在于，包括

令多AP接入装置作为整个网络的时间源，STA利用多AP接入装置广播的信标帧进行时间同步；

将包含n个AP的多AP接入装置分成k组，k为自然数，且1≤k≤n；

根据任意组B_i={AP_i1,AP_i2，...AP_ij}内AP的数量j，将长度为m的超帧划分成k个子超帧，其中，第i个子超帧对应组B_i；

任意组B_i在其对应的第i个子超帧内，从第i个子超帧开始预留时隙，预留时隙的数量等于组B_i内AP的数量j；

对于任意组B_i（1≤i≤k）内的AP_ij，如果ASN%m=(m/k)*(i-1)+j为真，则AP_ij在时隙ASN内广播信标帧，否则不作任何响应，其中ASN为当前的绝对时隙号并从1开始计数。

5.根据权利要求4所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置的接入方法，其特征在于，所述信标帧是由AP发出的广播帧，包括网络编号、时隙戳和网络资源管理。

6.根据权利要求4所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置的接入方法，其特征在于，所述将包含n个AP的多AP接入装置分成k组的分组原则为：

（1）组内各个AP传输范围的重叠部分最小；

（2）组内所有AP的传输范围的并集能够覆盖整个网络。

7.根据权利要求4所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置的接入方法，其特征在于，所述任意组B_i={AP_i1,AP_i2，...AP_ij}内AP的数量j的计算方法为：如果n%k＝=0，则j=n/k；否则，1≤i≤k-1时，i=k时，（n%k）。

8.根据权利要求4所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置的接入方法，其特征在于，当多AP接入装置收到STA的数据包后，网络管理模块给STA回复ACK的方法为：如果只有一个AP收到STA的数据包，则该AP直接回复ACK；如果多个AP收到STA的数据包，则各个AP根据包接收成功率以及接受信号强度RSSI回复ACK。

9.根据权利要求4所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置的接入方法，其特征在于，所述各个AP根据包接收成功率以及接受信号强度RSSI回复ACK的原则为：当多个AP收到STA的数据包时，搜索通信链路质量映射表，找到对应STA中包接收成功率最大的AP，由该AP在对应的时隙发送ACK；对于包接收成功率相同的多个AP，则在这些AP中进一步搜索RSSI值最大的AP，由该AP在对应的时隙发送ACK；对于包接收成功率相同且RSSI值相等的多个AP，随机选择一个AP回复ACK。

10.根据权利要求9所述的一种基于多接入点的TDMA接入装置的接入方法，其特征在于，所述通信链路质量映射表是网关中维护的一个关于网络中每个STA与所有AP通信链路质量的映射表，包括包接收成功率以及RSSI指标值，随着通信过程不断更新。