一种基于链路规避的工业无线WIA-PA网络信道使用方法技术

本发明专利技术请求保护一种基于链路规避的工业无线WIA‑PA网络信道使用方法。该方法在新的单播数据发送之前首先搜索匹配链路，读取链路的选择控制位，如果该链路不允许被选择性忽略，则直接使用该链路进行发送，否则对该链路的信道质量进行评估，如果评估认为存在信道干扰，则选择性规避该发送链路，重新执行搜索过程，如果评估通过则使用该链路进行发送。本发明专利技术不需要在已知信道干扰存在的情况下通过多次重传保证数据传输可靠性，有效避免不必要的设备能量损耗，同时对信道干扰的规避过程不需要繁复的帧交互流程，降低干扰信道的使用率，减轻通信开销和网络负担，由于不需要调整跳信道序列的长度，因而具有对网络运行影响较小的优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业无线网络通信
，具体涉及一种基于链路规避的工业无线WIA-PA网络信道使用方法。
技术介绍
工业无线技术作为一种面向工厂自动化和过程自动化应用的无线通信技术，以其超低功耗、抗干扰、实时通信的技术特征和安装简单、覆盖范围广、维护成本低的优势在工业现场环境得到逐步推广和使用。WIA-PA标准是由中国主导制定的一项工业无线通信规范，主要面向工业过程测量、监视与控制应用提供技术解决方案。多信道跳频技术作为工业无线WIA-PA标准的一项重要支撑技术，在降低网络整体丢包率，提高设备间连通性，减少重传操作的能量损耗，维护WIA-PA网络长期运行的稳定性和可靠性等方面具有重要意义。WIA-PA提供三种跳频机制，分别为自适应跳频机制、自适应频率切换机制和时隙跳频机制。其中，自适应频率切换应用于活动期，自适应跳频机制应用于簇内通信阶段，时隙跳频机制应用于簇间通信阶段。但在实际应用过程中，自适应跳频机制需要在干扰环境下进行多次重传，并以重传次数作为信道质量的评估依据，评估未通过再切换到其他信道进行通信，切换过程需要节点与簇首进行多次切换通知和切换确认等交互过程，操作流程复杂，而多次重传操作和频繁的帧交互过程往往伴随着大量的通信资源消耗，因此该方法无法适应实际工业无线网络的使用需求。
技术实现思路
本专利技术本专利技术的主要目的在于针对上述依赖重传次数的干扰评估方式和复杂的信道切换流程的局限性，提供一种能够有效降低干扰环境下的重传次数，减少设备的能量损耗，减小干扰信道的使用率，在规避WIA-PA网络中信道干扰影响的同时保证网络运行的稳定性的基于链路规避的工业无线WIA-PA网络信道使用方法。本专利技术的技术方案如下：一种基于链路规避的工业无线WIA-PA网络信道使用方法，其包括以下步骤：101、WIA-PA设备发送新的单播数据时，首先搜索链路表中链路类型与发送数据所需链路类型相匹配链路，读取该匹配链路的选择控制位，判断如果该匹配链路不允许被选择性忽略，则直接使用该链路进行发送；102、否则对该链路的信道质量进行评估，如果评估认为存在信道干扰则评估不通过，则选择性规避该发送链路，重新搜索下一条匹配链路并进行判断，如果评估通过则使用该链路进行发送。进一步的，步骤101中WIA-PA设备在新的单播数据发送之前首先搜索匹配链路具体包括：Step1：如果有单播数据包需要发送，则搜索链路表查找匹配链路，读取匹配链路的信道偏移ChannelOffset和相对时隙号RelativeSlotNumber，读取超帧循环次数SuperFrameCycle和超帧长度SuperFrameDuration，计算匹配链路的绝对时隙号AbsoluteSlotNumber， AbsoluteSlotNumber = SuperFrameCycle × SuperFrameDuration + RelativeSlotNumber - - - ( 1 ) ; ]]>Step2：根据可用信道列表ChannelArray计算该可用信道列表中的信道数，即可用信道长度ChannelNum，读取匹配链路的信道偏移ChannelOffset，根据绝对时隙号AbsoluteSlotNumber、信道偏移ChannelOffset和可用信道长度ChannelNum计算信道的检索号ChannelIndex：ChannelIndex＝(ChannelOffset+AbsoluteSlotNumber)％ChannelNum (2)Step3：利用信道检索号ChannelIndex在可用信道列表ChannelArray中检索获得该链路的信道号ActiveChannel：ActiveChannel＝ChannelArray[ChannelIndex] (3)。进一步的，步骤101在链路类型属性中新增链路选择控制位，对设备链路的使用进行管理，链路选择控制位为1表示即使链路与数据包类型匹配，也允许设备依据信道质量选择放弃使用该链路，链路使用控制位为0表示当链路与数据包类型匹配时，强制使用该链路进行发送，不考虑链路的信道质量。进一步的，步骤102中WIA-PA设备信道质量的评估依据为设备收发操作的历史信息，主要包括发送成功次数、丢包次数、CCA空闲信道评估失败次数。进一步的，所述步骤102对该链路的信道质量进行评估的信道质量评估结果记录在IdleChannelMask属性，评估步骤如下：401、如果该信道已经被IdleChannelMask限制使用，则判断该信道的限制时间是否结束，如果限制时间结束则将该信道对应的限制掩码位清0，否则保持对该信道限制，并结束对该信道的评估流程；402、如果该信道尚未被IdleChannelMask限制使用，则对该信道中的最近5次发送情况进行统计，如果出现3次丢包，则直接将该信道对应的限制掩码位置1，且重新开始定时，并结束该信道的评估流程。403、对该信道的单播数据包的发送成功次数、丢包次数、CCA失败次数进行汇总，如果单播数据包发包总数低于评估算法启动的最小发包阈值，则结束该信道的评估流程；404、根据该信道中单播数据包发送总次数PacketTotal、丢包次数PacketFail、CCA失败次数CCAFail计算该信道的丢包率PacketLossRate和CCA失败率CCAFailRate： P a c k e t L o s s R a t e = P a c k e t F a i l P a c k e t T o t a l × 100 % - - - ( 1 ) ]]> C C A F a i l R a t e = C C A F a i l P a c k e t 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于链路规避的工业无线WIA‑PA网络信道使用方法，其特征在于，包括以下步骤：101、WIA‑PA设备发送新的单播数据时，首先搜索链路表中链路类型与发送数据所需链路类型相匹配链路，读取该匹配链路的选择控制位，判断如果该匹配链路不允许被选择性忽略，则直接使用该链路进行发送；102、否则对该链路的信道质量进行评估，如果评估认为存在信道干扰则评估不通过，则选择性规避该发送链路，重新搜索下一条匹配链路并进行判断，如果评估通过则使用该链路进行发送。

【技术特征摘要】
1.一种基于链路规避的工业无线WIA-PA网络信道使用方法，其特征在于，包括以下步骤：101、WIA-PA设备发送新的单播数据时，首先搜索链路表中链路类型与发送数据所需链路类型相匹配链路，读取该匹配链路的选择控制位，判断如果该匹配链路不允许被选择性忽略，则直接使用该链路进行发送；102、否则对该链路的信道质量进行评估，如果评估认为存在信道干扰则评估不通过，则选择性规避该发送链路，重新搜索下一条匹配链路并进行判断，如果评估通过则使用该链路进行发送。2.根据权利要求1所述的基于链路规避的工业无线WIA-PA网络信道使用方法，其特征在于，步骤101中WIA-PA设备在新的单播数据发送之前首先搜索匹配链路具体包括：Step1：如果有单播数据包需要发送，则搜索链路表查找匹配链路，读取匹配链路的信道偏移ChannelOffset和相对时隙号RelativeSlotNumber，读取超帧循环次数SuperFrameCycle和超帧长度SuperFrameDuration，计算匹配链路的绝对时隙号AbsoluteSlotNumber， AbsoluteSlotNumber = SuperFrameCycle × SuperFrameDuration + RelativeSlotNumber - - - ( 1 ) ; ]]>Step2：根据可用信道列表ChannelArray计算该可用信道列表中的信道数，即可用信道长度ChannelNum，读取匹配链路的信道偏移ChannelOffset，根据绝对时隙号AbsoluteSlotNumber、信道偏移ChannelOffset和可用信道长度ChannelNum计算信道的检索号ChannelIndex：ChannelIndex＝(ChannelOffset+AbsoluteSlotNumber)％ChannelNum (2)Step3：利用信道检索号ChannelIndex在可用信道列表ChannelArray中检索获得该链路的信道号ActiveChannel：ActiveChannel＝ChannelArray[ChannelIndex] (3)。3.根据权利要求1或2所述的基于链路规避的工业无线WIA-PA网络信道使用方法，其特征在于，步骤101在链路类型属性中新增链路选择控制位，对设备链路的使用进行管理，链路选择控制位为1表示即使链路与数据包类型匹配，也允许设备依据信道质量选择放弃使用该链路，链路使用控制位为0表示当链路与数据包类型匹配时，强制使用该链路进行发送，不考虑链路的信道质量。4.根据权利要求1或2所述的基于链路规避的工业无线WIA-PA网络信道使用方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒，杜乾，夏枢洋，王平，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50