[发明专利]一种面向现场级工业无线实时通信的资源分配方法

说明书

本发明公开了一种面向现场级工业无线实时通信的资源分配方法，作为面向工业的无线资源调度方法，该方法中将整个通信周期分为TDMA上传周期和主从轮询周期，在所述TDMA上传周期中，位于固定时隙的所有从节点向主节点发送数据包，在所述主从轮询周期中动态调整地址映射信息指定在TDMA上传周期未正确发送数据包的从节点进行数据包的重传，同时利用屏蔽表对进行重传的从节点进行时隙的重新分配，避免时隙资源的浪费，本发明方法能有效的节约各节点的能量，延长网络的生存周期，增强通信的实时性。

技术领域

本发明涉及工业无线传感网络中工业无线实时通信技术领域，尤其是一种面向现场级工业无线实时通信的资源分配方法。

背景技术

近年来，随着物联网技术的迅速发展，无线传感网络迅速发展。其中，工业无线传感网络(Industrial Wireless Sensor Networks，IWSN)成为人们备受关注的热点。无线传感网络是由大量的传感器节点组成的自组织网络，在其应用中，节点由电池供电，储存能力和处理能力均受限，且通常布置在人员难以到达的区域，电池无法更换。不同于传统的有线网络，在设计时无需考虑能量问题。但在实际应用中，无线传感网络具有部署方便，省去了多余的线路，且能耗低等特点。因此，无线传感网络目前在、军事、农业、楼宇、工业等多个领域得到广泛的应用。

在无线传感网络的多个应用领域中，其中工业无线传感网络提出了更高的实时性和更高可靠性的要求。传统工业无线传感网络，将节点分配到固定时隙传输，但当节点出现传输故障时，或者没有消息需要发送时，这些时隙将会被搁置且得不到利用，浪费大量的时隙资源。

因此，出现了一些动态的时隙分配算法，根据节点需要发送的数据包的大小来动态调整时隙的大小，适用于一些所需发送消息大小不确定的场合，但实现起来比较复杂。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种面向现场级工业无线实时通信的资源分配方法，能提高通信的交互效率，有效节约网络中节点的能量，从而延长整个无线传感网络的生存周期。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种面向现场级工业无线实时通信的资源分配方法，在主节点的同步信标帧中增加了地址映射信息以动态调整需要发送数据包的从节点，将整个通信周期分为TDMA上传周期和主从轮询周期，在所述TDMA上传周期中，位于固定时隙的所有从节点向主节点发送数据包，在所述主从轮询周期中动态调整地址映射信息指定在TDMA上传周期未正确发送数据包的从节点进行数据包的重传，同时利用屏蔽表对进行重传的从节点进行时隙的重新分配，避免了时隙资源的浪费，增强了通信的实时性。

本发明技术方案的进一步改进在于：无线通信在TDMA上传周期中实时调度的步骤如下：

网络拓扑为星形网络，其中将n_p定义为主节点，将N＝{n_m，n_m-1...n_i...n₀}定义为从节点的集合，其中{i|0＜i≤m，i∈N^*，m∈N^*}，n_i代表网络中第i个从节点，每个从节点占据一个时隙，在所述星型网络中每个从节点时隙的大小设置为：

其中，T表示时隙大小，D_S表示从节点数据包大小，V_S表示发送速率，T_P表示保护时隙；