一种适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法，首先组建WIA-PA无线网络；判断当前WIA-PA无线网络周期为长周期，则根据WIA-PA无线网络长周期功率调整方法完成功率调整；如果当前WIA-PA无线网络周期为短周期，则根据WIA-PA无线网络短周期功率调整方法完成功率调整。本发明专利技术实现对网络内无线设备的功率调整与控制，保证了通信链路的稳定，节省能耗，在不同温度环境下均衡能耗，延长网络内电池供电无线设备的使用寿命，降低不同WIA-PA无线网络间或者WIA-PA无线网络对其他使用2.4GHzISM频段的无线网络间的干扰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信领域中的工业无线传感网络技术，具体地说是一种适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法。
技术介绍
工业无线传感网络技术被广泛应用于工业现场中。目前主要的工业无线传感网络技术WIA-PA无线网络、Bluetooth、WIFI、Zigbee、WirelessHART以及其他私有协议无线网络均使用2.4GHzISM自由频段。而2.4GHzISM自由频段频率资源有限，导致WIA-PA无线网络、WirelessHART采用CSMA-CA载波监听多路访问/冲突避免方法和TDMA时分多址接入技术来扩展通信资源，避免干扰；Bluetooth、WIFI、Zigbee以及其他私有协议无线网络仅使用CSMA-CA载波监听多路访问/冲突避免方法来避免干扰。虽然通过相应的介质访问控制协议可以避免干扰，但是如此多的网络共用有限的频率资源，干扰的概率非常大，数据成功率低，将严重影响网络数据的实时性。为了保证各自网络的可用性，通过提高发射功率的方式来提高接收信噪比SNR的方式进而提高数据接收成功率可以作为解决现场干扰的一种手段，但是这样除了增加网络内部的无线设备能量消耗、电池供电设备的电池使用寿命下降、增加人工维护、提高维护费用、降低网络的易用性外，还将导致共存的其他工业无线传感网络干扰的增加，相应网络性能更加不稳定，甚至无法使用。工业无线传感网络中的无线设备的射频参数指标随高低温的变化大。在工业现场设备的工作温度范围为-40℃-+85℃，对于采用了射频前端的无线设备，-40℃的发射功率较+85℃时要高达6dB左右，-40℃的信号接收灵敏度较+85℃时要高达4dB左右。这样的无线设备链路预算随温度的变化将达到10dB左右，网络内两个无线设备-40℃下的通信距离较+85℃将大一倍以上，严重影响了通信链路的稳定。在低温-40℃环境下稳定工作的网络随温度的上升可能导致网络稳定性的下降，数据成功率的下降，甚至无法通信。工业无线传感网络中的无线设备的射频参数指标随高低温的变化进而影响设备的能量消耗，低温-40℃的能耗相对高温+85℃高出1/3甚至1/2。工业无线传感网络中无线设备由于环境制约使用电池供电的设备居多，电池多采用容量型电池，该电池的特点是相同放电电流下低温-40℃电池容量约为高温+85℃时的一半，这样将直接影响电池设备的使用寿命。
技术实现思路
针对上述现有技术中对其他网络干扰大、电池使用寿命低、环境温度对通信链路的影响导致的链路不稳定等技术缺陷，本专利技术提供一种适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法，实现对网络内无线设备的功率调整与控制，保证了通信链路的稳定，节省能耗，在不同温度环境下均衡能耗，延长网络内电池供电无线设备的使用寿命，降低不同WIA-PA无线网络间或者WIA-PA无线网络对其他使用2.4GHzISM频段的无线网络间的干扰。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法，首先组建WIA-PA无线网络；当功率调整事件触发，判断当前功率调整事件为长周期功率调整事件，则根据WIA-PA无线网络长周期功率调整方法完成功率调整；如果判断当前功率调整事件为短周期功率调整事件，则根据WIA-PA无线网络短周期功率调整方法完成功率调整。所述短周期为一个固定时间周期T1，或完成固定报文交互个数N所需要的时间T2；所述长周期由多个短周期组成的时间周期。所述WIA-PA无线网络长周期功率调整方法包括以下步骤：步骤1：子节点设备、父节点设备启动长周期功率调整定时以及功率调整参数统计；步骤2：当功率调整参数统计定时到达，子节点设备和父节点设备相互发送功率调整报文，各自统计功率调整统计信息并计算；步骤3：子节点设备将统计计算的接收成功率分别与第一接收成功率阈值、第二接收成功率阈值和第三接收成功率阈值比较，生成对应父节点设备的功率调整报文；父节点设备按照功率调整命令、功率调整属性、功率步进值来决定射频任务应当使用的发射功率寄存器取值，根据限制最大发射功率方法调整下一个功率调整周期的发射功率；步骤4：父节点设备将统计计算的接收成功率分别与第一接收成功率阈值、第二接收成功率阈值和第三接收成功率阈值比较，生成对应子节点设备的功率调整报文；父节点设备统计完成所有子节点设备的功率调整报文后下发到子节点设备；子节点设备按照功率调整命令、功率调整属性、功率步进值来决定射频任务应当使用的发射功率寄存器取值，根据限制最大发射功率方法调整下一个功率调整周期的发射功率。所述功率调整报文包括以下生成方法：节点设备判断如果接收成功率大于第一接收成功率阈值，则功率调整命令为启动，功率调整属性为向下调整；否则判断，如果接收成功率大于第二接收成功率阈值小于第一接收成功率阈值，则功率调整命令为启动，功率调整属性为向下调整；否则判断，如果接收成功率大于第三接收成功率阈值小于第二接收成功率阈值，则功率调整命令为不启动，功率调整属性为空；否则判断，如果接收成功率小于第三接收成功率阈值，则功率调整命令为启动，功率调整属性为向上调整；比较接收信号强度与接收信号强度阈值，如果接收信号强度大于接收信号强度阈值的i％，则功率步进为长步进，调整端采用功率调整步进值ΔPLL调整发射功率；如果接收信号强度小于接收信号强度阈值的i％但是大于接收信号强度阈值，则功率步进为短步进，调整端采用功率调整步进值ΔPLS调整发射功率；生成功率调整报文。所述WIA-PA无线网络短周期功率调整方法包括以下步骤：步骤1：子节点设备、父节点设备启动短周期功率调整定时和链路质量统计；步骤2：当定时到达，子节点设备或父节点设备根据统计的链路质量的值判断如果链路质量大于第一阈值，则链路质量为优，功率调整命令为启动，功率调整属性为向下调整；否则判断，如果链路质量大于第二阈值小于第一阈值，则链路质量为良，功率调整命令为启动，功率调整属性为向下调整；否则判断，如果链路质量大于第三阈值小于阈值，则链路质量为中，功率调整命令为不启动、功率调整属性为空；如果链路质量小于第三阈值，则链路质量为差，功率调整命令为启动、功率调整属性为向上调整；步骤3：比较接收信号强度与接收信号强度阈值，如果接收信号强度大于接收信号强度阈值的j％，则功率步进为长步进，调整端采用功率调整步进值ΔPSL调整发射功率；如果接收信号强度小于接收信号强度阈值的j％但是大于接收信号强度阈值，则功率步进为短步进，调整端采用功率调整步进值ΔPSS调整发射功率；步骤4：节点设备统计功率调整报文信息，相应的节点设备将功率调整报文发送回节点设备，节点设备按照功率调整命令、功率调整属性、功率步进值来决定射频任务应当使用的发射功率寄存器取值，根据限制最大发射功率方法调整下一个功率调整周期的发射功率。所述功率调整报文包括功率调整命令、功率调整属性、功率调整方法和功率调整步进。所述限制最大发射功率方法包括以下步骤：下达射频任务，判断节点设备所处网络拓扑中的角色，如果为父节点设备，则获取当前通信的子节点设备的编号，查找父节点设备发射功率，并获取上一次发射报文使用的发射功率值；如果不是父节点设备，则直接获取上一次发射报文使用的发射功率值；判断功率调整命令是否为开启状态，如果未开启则采样当前工作温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于WIA‑PA无线网络的功率调整方法，其特征在于，首先组建WIA‑PA无线网络；当功率调整事件触发，判断当前功率调整事件为长周期功率调整事件，则根据WIA‑PA无线网络长周期功率调整方法完成功率调整；如果判断当前功率调整事件为短周期功率调整事件，则根据WIA‑PA无线网络短周期功率调整方法完成功率调整。

【技术特征摘要】
1.一种适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法，其特征在于，首先组建WIA-PA无线网络；当功率调整事件触发，判断当前功率调整事件为长周期功率调整事件，则根据WIA-PA无线网络长周期功率调整方法完成功率调整；如果判断当前功率调整事件为短周期功率调整事件，则根据WIA-PA无线网络短周期功率调整方法完成功率调整。2.根据权利要求1所述的适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法，其特征在于：所述短周期为一个固定时间周期T1，或完成固定报文交互个数N所需要的时间T2；所述长周期由多个短周期组成的时间周期。3.根据权利要求1所述的适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法，其特征在于：所述WIA-PA无线网络长周期功率调整方法包括以下步骤：步骤1：子节点设备、父节点设备启动长周期功率调整定时以及功率调整参数统计；步骤2：当功率调整参数统计定时到达，子节点设备和父节点设备相互发送功率调整报文，各自统计功率调整统计信息并计算；步骤3：子节点设备将统计计算的接收成功率分别与第一接收成功率阈值、第二接收成功率阈值和第三接收成功率阈值比较，生成对应父节点设备的功率调整报文；父节点设备按照功率调整命令、功率调整属性、功率步进值来决定射频任务应当使用的发射功率寄存器取值，根据限制最大发射功率方法调整下一个功率调整周期的发射功率；步骤4：父节点设备将统计计算的接收成功率分别与第一接收成功率阈值、第二接收成功率阈值和第三接收成功率阈值比较，生成对应子节点设备的功率调整报文；父节点设备统计完成所有子节点设备的功率调整报文后下发到子节点设备；子节点设备按照功率调整命令、功率调整属性、功率步进值来决定射频任务应当使用的发射功率寄存器取值，根据限制最大发射功率方法调整下一个功率调整周期的发射功率。4.根据权利要求3所述的适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法，其特征在于：所述功率调整报文包括以下生成方法：节点设备判断如果接收成功率大于第一接收成功率阈值，则功率调整命令为启动，功率调整属性为向下调整；否则判断，如果接收成功率大于第二接收成功率阈值小于第一接收成功率阈值，则功率调整命令为启动，功率调整属性为向下调整；否则判断，如果接收成功率大于第三接收成功率阈值小于第二接收成功率阈值，则功率调整命令为不启动，功率调整属性为空；否则判断，如果接收成功率小于第三接收成功率阈值，则功率调整命令为启动，功率调整属性为向上调整；比较接收信号强度与接收信号强度阈值，如果接收信号强度大于接收信号强度阈值的i％，则功率步进为长步进，调整端采用功率调整步进值ΔPLL调整发射功率；如果接收信号强度小于接收信号强度阈值的i％但是大于接收信号强度阈值，则功率步进为短步进，调整端采用功率调整步进值ΔPLS调整发射功率；生成功率调整报文。5.根据权利要求1所述的适用于WIA-PA无线网络的功率调整方法，其特征在于：所述WIA-PA无线网络短周期功率调整方法包括以下步骤：步骤1：子节点设备、父节点设备启动短周期功率调整定时和链路质量统计；步骤2：当定时到达，子节点设备或父节点设备根据统计的链路质量的值判断如果链路质量大于第一阈值，则链路质量为优，功率调整命令为启动，功率调整属性为向下调整；否则判断，如果链路质量大于第二阈值小于第一阈值，则链路质量为良，功率调整命令为启动，功率调整属性为向下调整；否则判断，如果链路质量大于第三阈值小于阈值，则链路质量为中，功率调整命令为不启动、功率调整属性为空；如果链路质量小于第三阈值，则链路
\t质量为差，功率调整命令为启动、功率调整属性为向上调整；步骤3：比较接收信号强度与接收信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东，赵雪峰，张二鹏，杜方，孙金，牛福来，苏成鑫，张锋，杨鹏，李冬青，
申请(专利权)人：沈阳中科奥维科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21