一种混合拓扑网络超短波远程数据传输系统及其传输方法技术方案

本发明专利技术公开了一种混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，包括至少一个主站设备和多个从站设备；主站设备与从站设备之间以无线电波为信道介质实现数据传输；主站设备的信号覆盖区域为主从式核心网络区域，主站设备的信号覆盖区域以外为分布式边缘网络区域，从站设备中至少有一个从站设备位于核心网络区域中；核心网络区域中的至少一个从站设备为中继站。边缘网络区域的从站设备通过中继站与主站设备实现数据传输。本发明专利技术在单工频点上采用新的通信模式，引入边缘网络的路由树接入技术，低成本解决了边缘网络区域少数从站信号覆盖不足的缺点。本发明专利技术还公开了一种混合拓扑网络超短波远程数据传输系统的传输方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动控制管理无线数据传输组网
，尤其涉及。
技术介绍
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisit1n)系统，即数据米集与监视控制系统，是以计算机为基础的分散控制系统(DCS, distributed control systems)与自动化监控系统。SCADA系统包括主站设备和多个从站设备。主站设备和各从站设备之间通过以太网或者无线网络直接进行通信。主站设备收集从站设备的业务数据，从而对从站设备的工作情况进行监测。SCADA系统应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等。SCADA系统在远动系统中占重要地位，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。目前，电力、水力、石油等行业的SCADA系统普遍使用国家无线电管理委员会分配的230M双工频点和单工频点进行无线通信组网，其数据传输实时、准确、安全。但是随着SCADA系统中从站设备(终端)安装数量日渐增多，离主站设备较远的边缘终端的接入问题变得日益严重。 具体来说，传统主从式超短波SCADA系统中受电波辐射传播特征影响，系统通信覆盖区域往往是以中心主站为圆心的圆形地理区域。而实际应用中，以行政区划为隶属原则的SCADA系统覆盖区域往往并非圆形，从站设备的位置分布具有很大随机性，有的从站设备离主站设备的距离较远，已不在主站设备的覆盖范围之内，从而存在无法覆盖所有边缘终端的问题。这种情况下，如果为了满足覆盖所有边缘终端而设置较多中心主站，每个中心主站采用不同的通信频率与各自的从站设备进行通讯，导致占用了过多的频率资源，新建的中心主站将受到可用频率资源的限制。另一方面，若边缘网络区域的从站数量较少，建设中心主站的成本较高,从而为少数从站建设中心主站的性价比偏低。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中存在边缘网络区域从站设备信号覆盖性不足及为边缘网络区域从站设备建设中心站性价比偏低等缺陷，提出了一种混合拓扑网络远程超短波传输系统及其传输方法。 本专利技术提出了一种混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，包括至少一个主站设备和多个从站设备；所述主站设备与所述从站设备均包括无线信号发射装置与无线信号接收装置，所述主站设备与所述从站设备之间以无线电波为信道介质实现数据传输； 所述主站设备的信号覆盖区域为核心网络区域，所述主站设备的信号覆盖区域以外为边缘网络区域，所述多个从站设备中至少有一个从站设备位于所述核心网络区域中； 所述核心网络区域中的至少一个从站设备为中继站，当所述主站设备发送针对所述边缘网络区域中的从站设备的召测信息时，所述中继站识别该召测信息，并根据路由表将该召测信息发送到对应的边缘网络区域中的从站设备，所述边缘网络区域中的从站设备根据所述路由表将本站点业务数据发送至所述中继站中保存，并通过所述中继站将业务数据发送至所述主站设备。 其中，所述主站设备发送针对所述核心网络区域中的从站设备的召测信息时，所述核心网络区域中的从站设备直接向所述主站设备发送本站点业务数据。 其中，所述主站设备与所述核心网络区域中的从站设备采用时分多址技术实现主站设备轮询，从站设备分时反馈业务数据。 其中，所述主站设备与所述核心网络区域中的从站设备采用同频组网实现数据传输。 其中，所述路由表为所述中继站与所述边缘网络区域中的从站设备之间的自组织网络的拓扑信息，所述路由表被预先存储在所述中继站与所述边缘网络区域中的从站设备中并实时动态更新。 其中，所述边缘网络区域中的从站设备与所述中继站之间利用频率复用技术或ISM频段在信道中传输数据。 其中，所述边缘网络区域的从站设备与所述中继站之间配置CSMA/CA协议进行数据传输。 本专利技术还提出了一种混合拓扑网络超短波远程数据传输系统的传输方法，所述系统包括至少一个主站设备和多个从站设备，所述主站设备的信号覆盖区域为核心网络区域，所述主站设备的信号覆盖区域以外为边缘网络区域，所述多个从站设备中至少有一个从站设备位于所述核心网络区域中；所述方法包括以下步骤: 步骤一:所述主站设备将发往所有从站设备的召测信号按时间分配至时隙中并以规定的时间周期向所有从站设备发送； 步骤二:如果所述从站设备在所述核心网络区域中，所述核心网络区域中的从站设备根据所述时隙接收召测信号并分时向所述主站设备发送相应的业务数据；如果所述从站设备在所述边缘网络区域中，所述中继站识别所述召测信号，并将所述召测信号根据预先存储的路由表通过频率复用或ISM频段发送至相应的从站设备中，所述从站设备根据所述路由表将相应的业务数据发送至所述中继站中保存，所述中继站将本站业务数据与保存的业务数据根据时隙统一发送至所述主站设备； 步骤三:所述主站设备接收所有的业务数据，进行校验与确认后，完成数据传输。 其中，进一步包括:所述主站设备发送的召测信号采用数据帧连续编号，所述核心网络区域和边缘网络区域中的从站设备根据所述编号判断是否发生漏接召测信号，若所述从站设备发现漏接则在竞争上传时隙向所述主站设备提交重发申请。 其中，步骤二中所述边缘网络区域的从站设备向所述主站设备发送业务数据的方式还可以为:所述边缘网络区域的从站设备设置门限时刻，所述从站设备在门限时刻前根据所述路由表主动将业务数据发送至所述中继站，当所述中继站接收所述主站设备的召测信号时，所述中继站将本站业务数据与保存的业务数据根据时隙统一发送至所述主站设备。 本专利技术边缘网络区域中的从站设备采用采用无线自组织网络实现连接。无线自组织网络由一组自主的无线终端组成，不需要固定的基础设施的支持而实现的通信网络，是一种各节点自形成、自组织、自管理的网络。本专利技术的边缘网络区域中从站设备与中继站的拓扑结构具有高度的动态性，采取节点间多跳的通信方式和网络的分布式控制。 [0021 ] 本专利技术利用核心树路由接入技术，低成本解决了传统主从式网络中边缘网络区域部分从站无法被覆盖的问题。 本专利技术对于可能出现的主站设备召测与从站设备调频接收边缘网络的数据所造成的报文漏接，采用连续帧编号方法进行漏接识别。若发生漏接则从站设备并在指定竞争上传时隙提交重发申请，实现数据传输的完整性。 【附图说明】 图1是本专利技术混合拓扑网络超短波远程数据传输系统的结构图。 图2是树形结构路由表的示意图。 图3是本专利技术混合拓扑网络超短波远程数据传输系统的传输方法的流程图。 图4是主站设备发送信号的帧结构示意图。 【具体实施方式】 结合以下具体实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明。实施本专利技术的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本专利技术没有特别限制内容。 如图1所示，本专利技术的混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，包括至少一个主站设备和多个从站设备。主站设备的信号覆盖区域为核心网络区域，其覆盖范围之外的区域为边缘网络区域。本专利技术中的数据传输系统是以无线电波为传输介质，主站设备与从站设备均包括无线信号发射装置与无线信号接收装置，以超短波无线电台实现主站设备与从站设备之间的通信。 在核心网络区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，其特征在于，包括至少一个主站设备和多个从站设备；所述主站设备与所述从站设备均包括无线信号发射装置与无线信号接收装置，所述主站设备与所述从站设备之间以无线电波为信道介质实现数据传输；所述主站设备的信号覆盖区域为核心网络区域，所述主站设备的信号覆盖区域以外为边缘网络区域，所述多个从站设备中至少有一个从站设备位于所述核心网络区域中；所述核心网络区域中的至少一个从站设备为中继站，当所述主站设备发送针对所述边缘网络区域中的从站设备的召测信息时，所述中继站识别该召测信息，并根据路由表将该召测信息发送到对应的边缘网络区域中的从站设备，所述边缘网络区域中的从站设备根据所述路由表将本站点业务数据发送至所述中继站中保存，并通过所述中继站将业务数据发送至所述主站设备。

【技术特征摘要】
1.一种混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，其特征在于，包括至少一个主站设备和多个从站设备；所述主站设备与所述从站设备均包括无线信号发射装置与无线信号接收装置，所述主站设备与所述从站设备之间以无线电波为信道介质实现数据传输； 所述主站设备的信号覆盖区域为核心网络区域，所述主站设备的信号覆盖区域以外为边缘网络区域，所述多个从站设备中至少有一个从站设备位于所述核心网络区域中； 所述核心网络区域中的至少一个从站设备为中继站，当所述主站设备发送针对所述边缘网络区域中的从站设备的召测信息时，所述中继站识别该召测信息，并根据路由表将该召测信息发送到对应的边缘网络区域中的从站设备，所述边缘网络区域中的从站设备根据所述路由 表将本站点业务数据发送至所述中继站中保存，并通过所述中继站将业务数据发送至所述主站设备。2.如权利要求1所述的混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，其特征在于，所述主站设备发送针对所述核心网络区域中的从站设备的召测信息时，所述核心网络区域中的从站设备直接向所述主站设备发送本站点业务数据。3.如权利要求2所述的混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，其特征在于，所述主站设备与所述核心网络区域中的从站设备采用时分多址技术实现主站设备轮询，从站设备分时反馈业务数据。4.如权利要求2所述的混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，其特征在于，所述主站设备与所述核心网络区域中的从站设备采用同频组网实现数据传输。5.如权利要求1所述的混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，其特征在于，所述路由表为所述中继站与所述边缘网络区域中的从站设备之间的自组织网络的拓扑信息，所述路由表被预先存储在所述中继站与所述边缘网络区域中的从站设备中并实时动态更新。6.如权利要求5所述的混合拓扑网络超短波远程数据传输系统，其特征在于，所述边缘网络区域中的从站设备与所述中继站之间利用频率复用技术或ISM频段在信道中传输数据。7.如权利要求6所述的混合拓扑网络超短波远程数据传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文超，卢亮，彭伟军，
申请(专利权)人：华东师范大学，上海博彭电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31