[发明专利]一种面向工业无线下行传输的可靠重传方法

说明书

本发明涉及工业无线网络技术，具体地说是一种面向工业无线网络下行传输的可靠重传方法。本方法适用于含有网关、接入设备和现场设备的星型拓扑网络。本发明构建了一种新型超帧结构，一个超帧分为多个子超帧，子超帧又分为按需重传子超帧和循环重传子超帧两种，分别支持按需重传模式与循环重传模式。在每个子超帧开始前，网关根据超帧剩余时隙数以及未接收到数据包的现场设备数动态选择重传模式，提升网络的资源使用效率，最终可实现网络的下行可靠传输。

技术领域

本发明涉及工业无线网络技术，具体地说是一种面向工业无线下行传输的可靠重传方法。

背景技术

由于智能制造系统在减少能源消耗、提高经济效益和支持定制化生产方面具有显著优势，传统的自动化工厂正在向智能工厂转变。作为智能制造系统的核心技术之一，工业无线网络广泛地应用于智能工厂中的检测设备、控制设备、以及移动机器人等生产元素的泛在无线互联。相比于有线网络，工业无线网络不需要线缆与设备进行连接，从而使设备的安装与维护变得更加方便，大大缩减了组网开销。另外，无线网络拥有更高的灵活性，可以支持移动设备和旋转设备的数据接入。

典型的工业应用需要具有高可靠性、低延迟保障能力的确定性网络，然而在工业环境中存在着大量影响通信可靠性的不利因素，一是工业环境的温度、湿度变化剧烈，加之设备与人员频繁移动，使得通信链路极不稳定；二是在公用频段，共存无线网络之间的电磁干扰非常严重。重传是一种有效提升通信可靠性的方法，然而目前的重传研究主要针对上行传输，对于下行重传的研究鲜见报道。

发明内容

针对工业无线网络下行传输中存在的资源利用效率不高以及工业环境恶劣的问题，本发明提出一种面向工业无线下行传输的可靠重传方法。该方法针对一般的星型拓扑网络，构建了一种新型超帧结构，并基于该超帧结构动态选择重传模式，提高了资源利用率和数据传输的可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种面向工业无线下行传输的可靠重传方法，基于由网关、接入设备和现场设备构成的星型拓扑网络，构建超帧结构，并基于所述超帧结构动态选择重传模式，实现网络下行可靠传输。

所述超帧结构具体为：

超帧长度为现场设备的数据周期，一个超帧进一步分为多个子超帧，子超帧分为按需重传子超帧和循环重传子超帧，其中按需重传子超帧由信标时段、按需重传时段、ACK时段和空白时段构成；循环重传子超帧由信标时段和循环重传时段构成。

所述按需重传子超帧的构成时段具体为：

信标时段：长度固定为M个时隙，每个时隙用于一个接入设备广播一次信标帧；

按需重传时段：长度为MN′个时隙，用于M个接入设备向N′个未成功接收数据包的现场设备传输数据；

ACK时段：长度为N′个时隙，每个时隙用于一个现场设备广播ACK；

空白时段：长度固定为C个时隙，用于网关与接入设备之间的有线通信。

所述循环重传子超帧的构成时段具体为：

信标时段：长度固定为M个时隙，每个时隙用于一个接入设备广播一次信标帧；

循环重传时段：长度为当前超帧的剩余可用时隙，用于接入设备向现场设备循环传输数据。

所述动态选择重传模式具体为：

定义两种重传模式：一种是按需重传模式，一种是循环重传模式；当未成功接收数据包的现场设备的数量N′＞1时，采用按需重传模式；当未成功接收数据包的现场设备的数量N′＝1时，采用循环重传模式；当未成功接收数据包的现场设备的数量N′＝0时，超帧当前数据重传结束。

按需重传模式定义为：