r>[0024]根据计算得到的信道序列下标找到跳信道序列中的信道编号。
[0025]本发明的优点及有益效果如下:
[0026]本发明提出的信道和时隙调度方法可以安排WIA-PA网络中每个帧的传输，保证了 WIA-PA网络中的帧可以发送到目标节点。本发明提出的调度方法保证了 WIA-PA网络中每个设备均可在一个超帧内将帧发送到目标节点。本发明提出的调度规则完全适用于WIA-PA网络，避免了设备发送帧时出现冲突的情况，保证了 WIA-PA网络稳定可靠的运行。
【附图说明】
[0027]图1本发明所述WIA-PA超帧结构；
[0028]图2本发明所述WIA-PA网络拓扑结构示意图；
[0029]图3本发明所述信标阶段调度的信道和时隙；
[0030]图4本发明所述CAP阶段安排新设备加入网络的信道和链路；
[0031]图5本发明所述CAP阶段分配通信资源和簇内管理的信道和链路；
[0032]图6本发明所述簇内通信阶段安排的信道和链路；
[0033]图7本发明所述簇间阶段安排周期性数据的信道和链路；
[0034]图8本发明所述簇间阶段安排命令帧和非周期性数据的信道和链路。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。
[0036]WIA-PA网络中采用时隙通信，设备之间的时隙通信基于超帧，超帧是一组循环出现的时隙的集合，超帧中时隙的数量决定了超帧的长度。WIA-PA的超帧结构分为信标、活动期和非活动期，其中活动期分为CAP和CFP，非活动期分为簇内通信、簇间通信和休眠，WIA-PA的超帧结构如图1所示。CAP阶段主要用于设备加入网络、簇内的管理和重传；CFP阶段主要用于手持设备和簇首之间的通信；簇内通信阶段主要用于簇内的簇成员和簇首之间的通信，用于簇成员发送周期性数据到其簇首；簇间通信阶段主要用于WIA-PA网络中网状网络部分的通信，用于路由设备将其本身的数据和簇内全部簇成员的数据发送到网关设备，也用于网关设备发送控制命令到路由设备。路由设备在此阶段还帮助其它路由设备转发数据。
[0037]一种适用于WIA-PA网络的信道和时隙调度方法，其特征在于，制定适用于WIA-PA网路的调度规则以及满足调度规则的调度方法。调度规则包括已知条件、硬性条件和调度优先级。已知条件是调度的前提，根据已知条件中的信息执行调度；硬性条件是调度必须满足的条件，调度完成后，信道和时隙必须满足硬性条件；调度优先级是调度执行的顺序。调度方法根据WIA-PA的超帧结构分为几个阶段:确定超帧阶段、信标阶段、CAP阶段、簇内通信阶段、簇间通信阶段和生成链路表阶段，其中在生成链路表阶段，需要根据调度过程中分配的信道偏移量计算信道编号。调度方法从确定超帧阶段开始顺序执行，根据WIA-PA的超帧结构在相应的阶段安排相应帧的传输，保证WIA-PA网络中所有帧在一个超帧周期内发送到目标节点。具体包括以下内容:
[0038]执行调度方法时，必须获取已知条件，已知条件是调度方法的前提，根据已知条件中的信息进行调度。已知条件主要有以下几个方面:
[0039]a.已知WIA-PA网络的拓扑结构，包括每个现场设备的簇首和每个路由设备的父节点；
[0040]b.已知每个路由设备到网关设备的最优路径和网关设备到每个路由设备的最优路径；
[0041]c.已知WIA-PA网络中每个现场设备的数据更新周期；
[0042]d.已知WIA-PA网络中当前的跳信道序列。
[0043]执行调度方法时，必须满足硬性条件，硬性条件主要有以下几个方面:
[0044]a.设备的超帧长度为WIA-PA基本时间单位的2n倍，其中η是自然数。WIA-PA的基本时间单位是32个IEEE STD 802.15.4-2006时隙；
[0045]b.现场设备的超帧长度与其数据更新周期一致；
[0046]c.簇首的超帧长度与其簇内的最小数据更新周期一致；
[0047]d.同一个设备在同一个时隙内只能接收一次数据；
[0048]e.同一个设备在同一个时隙内只能发送一次数据；
[0049]f.同一个设备在同一个时隙内不能同时接收和发送数据；
[0050]g.同一个时隙内的所有路径必须安排到不同的信道上，广播帧的接收端除外；
[0051]h.路由设备必须在一个超帧内将所有的簇内数据和其本身的数据全部发送到目标节点，除此之外，还必须确保转发其它路由设备的数据到目标节点；
[0052]1.网关设备必须在一个超帧内将需要发送的命令发送到目标节点；
[0053]j.执行调度安排时需要考虑到所有类型的数据的接收和发送；
[0054]k.在一个多跳路径中，优先安排离发送端近的一跳。前一跳的绝对时隙号永远小于后一跳的绝对时隙号；
[0055]1.设备的超帧从相对时隙号O开始。
[0056]调度方法中，需要根据优先级决定不同类型的数据帧的安排顺序和不同设备的安排顺序，调度优先级主要有以下几个方面:
[0057]a.根据每个路由设备与网关设备之间的最优路径，从距离网关设备最远的路由设备开始安排路径；
[0058]b.在同一个路由设备管理的簇中，数据更新周期小的簇成员优先安排；
[0059]c.命令帧的优先级高于数据帧；
[0060]d.按照WIA-PA的超帧结构的各个阶段顺序安排，信标帧最先安排；
[0061]调度方法分为几个阶段:确定超帧阶段、信标阶段、CAP阶段、簇内通信阶段、簇间通信阶段和生成链路表阶段。调度方法中需要安排多跳路径，多跳路径的安排方法为:从一设定的时隙开始依次查询后续时隙，找到第一个可用时隙安排多跳路径中的第一跳路径；继续查询后续时隙，找到下一可用时隙安排下一跳路径，直到完成每一跳路径的安排。
[0062]调度方法从确定超帧阶段开始顺序执行，确认超帧阶段根据调度规则的硬性条件确定WIA-PA网络中所有设备的超帧长度。
[0063]信标阶段从绝对时隙O开始，安排网络中每个时隙上的路径，主要分为以下几个步骤:
[0064]a.绝对时隙O安排网关设备发送信标帧的一跳路径，监听网关设备信标帧的设备在此时隙安排接收信标帧的一跳路径；
[0065]b.对于上一步中完成安排接收信标帧的路由设备，在后续的绝对时隙中找到可用时隙安排发送信标帧的一跳路径；
[0066]c.以第二步中的路由设备为父节点的设备，在其父节点发送信标帧的时隙安排接收信标帧的一跳路径；
[0067]d.循环执行b_c步，直到安排完所有设备的信标帧；
[0068]e.现场设备完成安排接收信标帧的一跳路径后结束此阶段的安排。
[0069]CAP阶段主要用于安排新设备通过路由设备或者网关设备加入网络的路径；分配通信资源的路径和管理簇成员的路径。其中，簇首管理簇成员的路径复用分配通信资源的路径。CAP阶段安排新设备加入网络的路径主要分为以下几个步骤:
[0070]a.根据调度优先级中路由设备的顺序，依次选取路由设备循环执行以下步骤；
[0071]b.从路由设备发送信标帧的绝对时隙开始，在后续时隙中选取可用的时隙安排一跳路径，用于接收新设备的加入网络请求；
[0072]c.已知路由设备到网关设备的最优路径，继续安排此多跳路径，用于转发加入请求到网关设备；
[0073]d.已知网关设备到此路由设备的最优路径，继续安排此多跳路径，用于发送加入响应到此路由设备；
[0074]e.继续在后续时隙中选取可用的时隙安排一跳路径，用于向新设备发送加入网络响应。
[0075]CAP阶段安排分配通信资源的路径主要有以下几个步骤:
[0076]a.根据调度优先级中路由设备的顺序，依次选取路由设备循环执行以下步骤；
[0077]b.已知网关设备到路由设备的最优路径，从完成此路由设备之前动作的时隙开始，安排此多跳路径，用于配置通信资源请求，也可用于发送其它命令帧的请求；
[0078]c.根据路由设备所管理的簇内现场设备的数量，依次安排此路由设备到现场设备的一跳路径和现场设备到此路由设备的一跳路径。用于配置通信资源的请求响应、命令帧的请求响应和现场设备的信息报告；
[0079]d.已知路由设备到网关设备的最优路径，继续安排此路径，用于转发配置通信资源响应、其它命令帧的响应和现场设备的信息报告。
[0080]簇内通信阶段用于安排现场设备周期性发送数据到其簇首，此阶段主要分为以下几个步骤:
[0081]a.根据调度优先级中路由设备的顺序，依次选取路