一种适用于wia-pa网络的信道和时隙调度方法_3

文档序号:8434546阅读:来源:国知局
由设备循环执行以下步骤;
[0082]b.以此路由设备为簇首的所有现场设备中,按照数据更新周期从小到大的顺序排列,从中依次选取现场设备循环执行以下步骤;
[0083]c.查找可用时隙安排一跳路径从此现场设备到其簇首,再继续安排同样的路径用于重传。
[0084]簇间通信阶段需要安排的路径有:设备发送周期性数据和非周期性数据到网关设备的路径,网关设备与其它设备之间命令帧请求和响应的路径。其中,设备发送非周期性数据到网关设备的路径使用命令帧响应的路径,不再另外安排路径。此阶段安排设备发送周期性数据到网关设备的路径主要分为以下几个步骤:
[0085]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;
[0086]b.已知路由设备到网关设备的最优路径,从完成此路由设备之前动作的时隙开始,安排此多跳路径。其中,安排每一跳路径时需要在后续可用时隙中再安排一跳相同的路径,用于重传;
[0087]c.循环执行第二步,第二步执行次数总共为此路由设备簇内的簇成员数量加1,用于为此路由设备和簇内所有簇成员安排发送周期性数据的路径;
[0088]簇间通信阶段安排命令帧请求和响应的路径主要有以下几个步骤:
[0089]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;
[0090]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,用于发送命令帧的请求。
[0091]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,用于发送命令帧的响应。
[0092]生成链路表阶段中从绝对时隙O开始遍历全部有动作的时隙,从每一跳路径中提取相关信息插入到相关设备的链路表中。链路表中的主要信息包括链路ID、邻居设备地址、链路类型、相对时隙号、信道编号和超帧ID。其中,网关设备链路的相对时隙号与绝对时隙号相同。路由设备和现场设备链路的相对时隙号计算方法为:设备链路的绝对时隙号减去此设备接收信标的绝对时隙号。
[0093]执行调度方法安排路径时,为每一跳路径分配一个信道偏移量。若一个时隙中的路径数量超出了可以分配信道的数量,则需要将多余的路径安排到下一个可用时隙上。在同一个时隙中,信道偏移量从O开始顺序分配。根据信道偏移量计算信道的编号,首先需要获得WIA-PA网络中跳信道序列,以及跳信道序列中信道数量,根据已知的条件可以计算信道编号,计算公式为:
[0094]跳信道序列下标=(信道偏移量+绝对时隙号)%可用信道数量 (I)
[0095]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。
[0096]本发明根据WIA-PA网络通信的特点和超帧结构调度网络中的信道和时隙,安排网络中设备之间的路径,保证网络中每个帧的传输,具体实现过程如下:图2所示为一个WIA-PA网络的拓扑结构,该网络包括一个网关设备A,地址为0x0001,三个路由设备B、C和D,地址分别为0x0100、0x0200和0x0300。路由设备D管理的簇中有一个现场设备E,地址为0x0301,路由设备E管理的簇中有一个现场设备F,地址为0x0201。图中的连线表示可以通信的路径。
[0097]根据图2中的网络拓扑结构,得知调度规则中的已知条件,如下所示:
[0098]a.路由设备B的父节点为网关设备A,监听A的信标;路由设备C和D的父节点为路由设备B,均监听B的信标;现场设备E的簇首为路由设备E,监听E的信标;现场设备F的簇首为路由设备C,监听C的信标。
[0099]b.设定路由设备B的上行最优路径为B->A,下行最优路径为A->B ;路由设备C的上行最优路径为C->B->A,下行最优路径为A->B->C ;路由设备D的上行最优路径为D->B_>A,下彳丁最优路径为A->B_>D。
[0100]c.现场设备E和F的数据更新周期均为lsec。
[0101]d.设定网络的跳信道序列为
[0102]{11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26}
[0103]根据图2所示的网络和已知条件按照调度方法中的各个阶段调度信道和时隙。
[0104]1.确定超帧阶段
[0105]现场设备的超帧长度由现场设备的数据更新周期决定,若时隙的长度为10ms,已知现场设备E和F的数据更新周期均为lsec,则现场设备E和F的超帧长度均为100。路由设备C和D作为簇首,其超帧长度均为100。
[0106]2.信标阶段
[0107]在绝对时隙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;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;以上一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;按照类似方法循环执行,直到安排完所有设备的信标帧;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。图3所示为信标阶段安排的信道和链路。
[0108]3.CAP 阶段
[0109]在CAP阶段中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。安排新设备加入网络的路径如下:根据调度优先级中路由设备的顺序(D,C,B,A),依次选取路由设备循环执行以下过程;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;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,;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;继续在后续时隙中选取可用的时隙安排一跳路径,此时所有路径安排完成。图4所示为CAP阶段安排新设备加入网络的信道和链路。
[0110]CAP阶段安排分配通信资源的路径主要有以下几个过程:根据调度优先级中路由设备的顺序(D,C,B),依次选取路由设备循环执行以下过程;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;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,路由设备C和D均有一个现场设备,只需要安排一次;已知路由设备到网关设备的最优路径,继续安排此路径,此时所有路径安排完成。图5所示为CAP阶段分配通信资源和簇内管理的信道和链路。
[0111]4.簇内通信阶段
[0112]簇内通信阶段安排现场设备周期性发送数据到其簇首,即安排D到E的路径和F到C的路径,具体安排如下:根据调度优先级中路由设备的顺序(D,C),依次选取路由设备循环执行以下过程;以此路由设备为簇首的所有现场设备中,按照数据更新周期从小到大的顺序排列,从中依次选取现场设备循环执行以下过程;查找可用时隙安排一跳路径从此现场设备到其簇首,再继续安排同样的路径用于重传。图6所示为簇内通信阶段安排的信道和链路。
[0113]5.簇间通信阶段
[0114]簇间通信阶段需要安排设备发送周期性数据和非周期性数据到网关设备的路径、网关设备与其它设备之间命令帧请求和响应的路径。其中,设备发送非周期性数据到网关设备的路径使用命令帧响应的路径,不再另外安排路径。安排设备发送周期性数据到网关设备的路径的过程如下:根据调度优先级中路由设备的顺序(D,C,B),依次选取路由设备循环执行以下过程;已知路由设备到网关设备的最优路径,从完成此路由设备之前动作的时隙开始,安排此多跳路径。其中,安排每一跳路径时需要在后续可用时隙中再安排一跳相同的路径,用于重传,此过程执行的次数为此路由设备簇内的簇成员数量加I。路由设备D、C和B分别执行2、2和I次。图7所示为簇间阶段安排周期性数据的信道和链路。
[0115]簇间通信阶段安排命令帧请求和响应的路径的过程如下:根据调度优先级中路由设备的顺序(D,C,B),依次选取路由设备循环执行以下过程;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;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,此时全网的所有路径安排完成。图8所示为簇间阶段安排命令帧和非周期性数据的信道和链路。
[0116]6.生成链路表阶段
[0117]执行完成上述所有操作后,网络中所有设备的路径安排完毕,下一步将根据安排的路径为网络中每个设备生成链路表。
[0118]从绝对时隙O开始遍历全部有动作的时隙,即遍历图3-8,从每一跳路径中提取相关信息插入到相关设备的链路表中。链路表中的主要信息包括链路ID、邻居设备地址、链路类型、相对时隙号、信道编号和超帧ID。
[0119]在生成链路表的过程中,需要根据绝对
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1