一种基于Keep-alive帧的WIA-PA网络手持设备与现场设备的直连方法
【专利说明】_种基于Keep-a I i ve巾贞的Wl A-PA网络手持设备与现场设备的直连方法
技术领域
[0001]本发明涉及工业无线通信技术领域，具体涉及一种基于Keep-alive帧的WIA-PA网络手持设备与现场设备的直连方法。
【背景技术】
[0002]近年来，工业无线通信技术凭借其低成本、高可靠性、高灵活性与移动性以及便于系统集成等诸多优势，在工业自动化领域得到广泛研宄与应用。工业无线通信技术在工业自动化领域的出色表现，使得工业无线标准的制定成为工业界的又一个焦点。随着我国工业自动化环境的不断完善，在政府及国内高校的支持下，我国独立制定了基于802.15.4底层协议的WIA-PA工业无线标准，该标准主要用于工业过程测量、监视与控制的无线通信网络，其已成为工业无线国际标准之一。WIA-PA标准的制定，不仅打破了西方工业无线国际标准对国际市场的垄断，也标志着我国工业无线技术已走在了世界的前列。
[0003]现有的WIA-PA标准定义了网关、路由、节点、主控计算机以及手持共5种网络设备，其中，手持设备可用于WIA-PA网络中所有设备的固件升级，以及具有配置网络设备、收集网络性能和健康信息等功能，在WIA-PA网络中具有重要意义。但WIA-PA标准中只定义了手持设备作为网络设备接入整个WIA-PA网络的方法，并未定义手持设备与现场设备直接进行单跳点到点通信的连接方法。在很多场合，例如针对特定设备进行维护或校对工作时，手持设备不需要通过复杂的流程连入整个WIA-PA网络，而是只面向单个设备进行操作，此时，直接高效的点到点通信方式更为适用。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中WIA-PA标准中只定义了手持设备作为网络设备接入整个WIA-PA网络的方法，而未定义手持设备与现场设备直接进行单跳点对点通信的连接方法的局限，并以提高手持设备与现场设备连接的快捷性为目的，创新性地提出了一种基于Keep-alive帧的WIA-PA网络手持设备与现场设备的直连方法，在该方法中，手持设备在进行所提出的连接方法前，已获得与现场设备进行通信所需的密钥，且已写入“手持连接备用超帧”的所有信息。本发明的技术方案如下:一种基于Keep-alive帧的WIA-PA网络手持设备与现场设备的直连方法，其包括以下步骤:
[0005]101、对现场设备的设备存活命令帧Keep-alive命令帧进行修改，该修改包括:在设备存活命令巾贞Keep-alive命令巾贞MAC层巾贞载何中增加了面向手持设备的下个可用接收时隙号和信道号，接收时隙号是相对现有时隙号，时隙时间从收到帧开始计算；当手持设备移动到待接入现场设备无线传输范围内时，手持设备开始监听周围空间中的Keep-alive命令帧；
[0006]102、当手持设备接收到Keep-alive命令巾贞后，手持设备通过巾贞解析，获取巾贞发送方的地址，判断发送方是否是待接入设备。若是待接入设备，则计算该设备下一次可接入时隙所需等待的时间和接入信道号，启用定时器，等待该时隙到来；
[0007]103、下一次接入时隙到来后，手持设备发出手持设备连接请求DLSL扩展命令帧，请求与待接入设备建立通信连接，该命令帧载荷携带设备类型信息；
[0008]104、待接入设备收到手持设备发送的连接请求DLSL后，待接入设备通过WIA-PA网络向WIA-PA网络管理器发出超帧更新请求网络层命令帧，要求激活手持连接备用超帧；
[0009]105、网络管理器返回超帧更新响应网络层命令帧，对是否激活手持连接备用超帧做出响应，网络管理器通过解析超帧更新请求网络层命令帧，判断待接入设备所申请激活的手持连接备用超帧如果属于本网络管理器所调度分配的超帧，则返回激活手持连接备用超帧响应，否则返回不激活手持连接备用超帧响应；
[0010]106、若待接入设备收到步骤105中的网络管理器返回的超帧更新响应网络层命令帧为同意激活手持连接备用超帧的响应，就向手持设备返回手持设备连接响应DLSL扩展命令帧，该命令帧载荷中携带了时间戳和绝对时隙号时间信息；
[0011]107、手持设备收到手持设备连接响应DLSL扩展命令帧后，手持设备解析手持设备连接响中的时间戳域，通过时间同步算法更新本地时间，完成精确时间同步；
[0012]108、当步骤107完成时间同步后，手持设备与待接入设备就建立了直接通信关系，利用手持连接备用超帧中所定义的收发链路进行通信，手持设备可获取被接入设备的数据信息、管理信息和状态信息，或对被接入设备进行诊断或校正，或对被接入设备进行固件更新。
[0013]进一步的，步骤101中的设备存活命令帧Keep-alive命令帧格式为:帧控制域、帧序列号、地址域、辅助安全头、命令帧标识符、相对时隙号、信道号及帧校验序列FCS。
[0014]进一步的，步骤103中的手持设备连接请求DLSL扩展命令帧格式为:DLSL帧控制、DLSL命令帧标识符OxOf?，命令帧载荷主要包含设备类型信息。
[0015]进一步的，步骤106中的手持设备连接响应DLSL扩展命令帧格式为:DLSL帧控制、DLSL命令帧标识符OxOe、命令帧载荷包含绝对时隙号域以及时间戳域。
[0016]本发明的优点及有益效果如下:
[0017]本发明WIA-PA手持设备通过利用改进后的现场设备周期性发出的Keep-alive帧，来实现与WIA-PA现场设备的点到点通信，越过了手持设备无法通过广播帧与现场设备进行通信连接的局限；其次，通过创建接入命令帧，其不仅可以达到让手持设备与待接入设备实现高精度时间同步的效果，还能选择性地激活WIA-PA现场设备的“手持连接备用超帧”。本发明方法对接入资源的分配进行了优化，可促进WIA-PA手持设备与现场设备快速有效地连接通信，保证了及时响应和效率之间的权衡。
【附图说明】
[0018]图1是本发明优选实施例改进型Ke印-alive命令帧；
[0019]图2 “手持设备连接请求” DLSL命令帧；
[0020]图3 “手持设备连接响应” DLSL命令帧；
[0021]图4WIA-PA手持设备与现场设备建立点对点通信的帧交互流程图；
[0022]图5WIA-PA手持设备与现场设备建立点对点通信的时序图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图，对本发明作进一步说明:
[0024]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明，其具体实现过程如下:
[0025]图1是本发明优选实施例改进型Keep-alive命令帧；设备存活命令帧Keep-alive命令帧格式为:帧控制域、帧序列号、地址域、辅助安全头、命令帧标识符、相对时隙号、信道号及帧校验序列FCS。
[0026]图2 “手持设备连接请求” DLSL命令帧；手持设备连接请求DLSL扩展命令帧格式为:DLSL帧控制、DLSL命令帧标识符OxOf?，命令帧载荷主要包含设备类型信息。
[0027]图3 “手持设备连接响应” DLSL命令帧；手持设备连接响应DLSL扩展命令帧格式为:DLSL帧控制、DLSL命令帧标识符OxOe、命令帧载荷包含绝对时隙号域以及时间戳域。<