[发明专利]一种TSCH模式下的工业无线网络时隙集中式分配方法

权利要求书

1.一种支持时隙跳频TSCH(Timeslotted Channel Hopping)模式下的工业无线网络时隙集中式分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用网关设备、路由设备和现场设备搭建树型网络结构，并为每个现场设备及路由编号，同时根据数据的采集需求，为不同的现场设备设定不同的更新周期，更新周期具有优先级,更新周期越短优先级越高；同时根据数据的应用需求，为现场设备数据分配不同的优先级；

步骤2：现场设备将按照更新周期优先级分别将数据发送给路由设备；

步骤3：路由设备接收数据之后解析数据，得到封装在数据中的设备编号、数据优先级信息，将接收的数据按照不同优先级将其分别存放于不同的堆栈；

步骤4：路由设备将不同优先级堆栈内的数据按照数据优先级、路由编号及现场设备编号，生成表格，并将表格信息发送给网关设备，网关设备整合所有路由设备的表格信息生成表格信息表；

步骤5：网关设备在每个时隙帧开始之前，根据前述的表格信息表判定出路由设备的状态；

步骤6：路由设备根据监听到的状态信息选择不同长度的时隙帧，按照从网关设备监听到的数据优先级安排用于从路由设备自身传输给网关设备的时隙，优先级高的数据优先安排时隙。

2.根据权利要求1所述的一种TSCH模式下的工业无线网络时隙集中式分配方法，其特征在于：所述步骤6)的具体实施方式是：在每个路由设备及网关设备中加入有限状态机，路由设备根据监听增强信标EB(Enhanced Beacon)中的状态信息从而进行状态跳转，不同状态的路由设备会选择不同的时隙帧进行数据传输，路由设备或网关设备若为S₀状态，选择长时隙帧进行数据传输；S₁状态选择短时隙帧进行数据传输；S₂状态采用标准时隙帧进行数据传输；

当路由设备或网关设备中数据流量过大时，经网关设备计算发现当时隙帧长度动态变为130个时隙仍不能满足通信需求，为减少网络拥塞、降低网络时延，网关设备将通过广播报文通知路由设备对数据进行聚合，减少路由设备转发次数，从而减少路由设备向网关设备传输需要分配的时隙数目，规则为将相同优先级的数据聚合为一个数据包，每次数据聚合的上限为X，即：

当网络中设备数量过多时，在2.4GHz频率下的16个信道不能满足路由设备及信道偏移一一对应，按脚标值由小到大的顺序将路由设备安排到1～16个信道上进行数据传输，当信道安排完毕之后，再次按照路由脚标值的顺序将路由安排到16个信道上，规则为路由设备根据脚标值的顺序在不同信道偏移上转发接收的数据。

3.根据权利要求1所述的一种TSCH模式下的工业无线网络时隙集中式分配方法，其特征在于：在步骤6)中，网关设备为路由设备分配时隙时，按照路由设备完成数据接收的先后顺序依次转发数据，总体规则为所有路由设备中高优先级数据转发完成之后，再转发次优先级数据，最后转发低优先级数据。

4.根据权利要求1所述的一种TSCH模式下的工业无线网络时隙集中式分配方法，其特征在于：在步骤6)中，在路由设备接收数据过程中，先完成数据接收的路由设备优先转发高优先级数据；若此路由设备中高优先级数据全部转发，而其他路由设备还没有完成数据接收，则转发此路由设备中次优先级数据；在此路由设备转发次优先级数据过程中，其他路由设备完成了数据接收，则优先其他路由设备转发高优先级数据，停止此路由设备转发次优先级数据；若多个路由设备都完成数据接收，则优先脚标较小的路由设备转发数据。

5.根据权利要求1所述的一种TSCH模式下的工业无线网络时隙集中式分配方法，其特征在于：在步骤6)中，每个设备都有数据传输的机会，若第一次数据传输失败，则在调度完成之后，所有时隙都处于空闲状态时，传输失败设备以TDMA的方式进行数据重传。

6.根据权利要求1所述的一种TSCH模式下的工业无线网络时隙集中式分配方法，其特征在于：所述步骤1)中，数据应在现场设备上被分配优先级，并且将优先级信息封装在数据帧中。

7.根据权利要求1所述的一种TSCH模式下的工业无线网络时隙集中式分配方法，其特征在于：所述步骤1)中，设定每个时隙标准长度为10ms；周期性数据标准时隙帧为100个时隙，总长1s；此外还含有130个时隙的长时隙帧，70个时隙的短时隙帧。