[发明专利]一种基于局部可用信道集的工业无线网络传输调度方法

说明书

本发明涉及工业无线网络技术，具体地说是一种基于局部可用信道集的工业无线网络传输调度方法。该方法包括整体候选子节点集合的查找，整体传输组合的生成，候选传输组合的选取，基于整体有效剩余包个数的时隙、信道分配四个步骤。本发明方法综合考虑工业无线网络采用树状拓扑，工业无线通信使用多个信道且各链路可用信道集未必完全相同的特点，以网络中数据包的汇聚传输时延作为衡量调度方法性能的指标，在每个时隙优先选取并行传输个数最多的传输组合。如果有多个传输组合并行传输个数相同，则选取整体有效剩余包个数最多的传输组合分配信道。本发明在每一个时隙充分利用信道资源，从而减少完成所有数据包汇聚传输所需的总时隙数。

技术领域

本发明涉及工业无线网络的传输调度方法，具体地说是一种基于局部可用信道集的工业无线网络实时汇聚传输调度方法。

背景技术

随着无线网络技术的进步和电子器件性能的提高，无线传感器网络技术迅速兴起并被广泛应用到我们日常的生产和生活中。其中，工业是无线传感器网络应用的重要领域之一。在工业中，相比于传统的有线通信，无线通信有以下优势：(1)线缆方面，不需要布设线缆，减少了工作量和相应的成本，并且不用担心线缆磨损、老化带来的维护费用；(2)特殊工业场景下，如某些移动和无法布线的场景，使用无线通信无疑是最佳选择；(3)当增加新的设备时，无线通信无需考虑重新布线，大大简化安装流程。

然而，由于ISM 2.4GHz频段的开放性，WiFi、蓝牙、ZigBee等无线网络均工作在此频段上，工业环境中的共存网络间干扰非常严重。为了提高网络可靠性，现有的工业无线网络标准(如WirelessHART,ISA 100.11a和WIA-PA)都采用了信道黑名单技术，在黑名单中的信道将不再被网络中的任何链路使用，也即所有链路使用相同的全局可用信道集。但是在实际的工业环境中，处于不同位置的链路局部可用信道集往往不同。因此全局可用信道集的方案会导致整体可用信道数减少，进而降低网络容量，不利于通信资源的效用最大化。

目前工业无线网络调度策略的研究中，主要考虑针对全局可用信道集的方案，为了充分利用网络资源，需要设计一种新的传输调度方法，充分考虑各链路局部可用信道集并最小化汇聚传输时延。

发明内容

针对工业无线网络中各链路可用信道集与该链路实际所处位置密切相关的特点，本发明提出一种基于局部可用信道集的工业无线网络实时汇聚传输调度方法。该方法包括整体候选子节点集合的查找，整体传输组合的生成，候选传输组合的选取，基于整体有效剩余包个数的时隙、信道分配四个步骤。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于局部可用信道集的工业无线网络传输调度方法，包括以下步骤：

查找网络中整体候选子节点集合；

根据整体候选子节点集合生成整体传输组合；

从整体传输组合中选取候选传输组合；

根据选取的候选传输组合进行时隙和信道的分配。

所述查找网络中整体候选子节点集合，包括以下步骤：

1)令i＝0；

2)在时隙t，对于网络中的节点FD_i，如果该节点是网关节点即i＝0，或者该节点不是网关节点即i＝1,2,...,N且则执行步骤3)；

否则，如果i＝N，则执行步骤4)；如果i＜N，则令i＝i+1并执行步骤2)；

3)查找FD_i的子节点集合C_i，对于FD_j∈C_i，如果FD_j有数据包要传输即则所有这样的FD_j组成一个候选子节点集合，记为CCGⁱ；若i＝N，则执行步骤4)；否则，令i＝i+1，执行步骤2)；