一种适用于WIA-PA工业无线网络的资源调度算法制造技术

本发明专利技术涉及一种适用于WIA‑PA工业无线网络的资源调度算法，属于工业无线网络技术领域。该算法包括簇间资源调度阶段和簇内资源调度阶段，所述簇间资源调度阶段采用图顶点着色资源调度算法，用于最小化超帧长度，提高网络吞吐量；所述簇内资源调度阶段采用时隙下限值分析方法，用于分配簇首和簇成员之间的相互通信，还包括信道协商资源调度算法，为所有邻居节点分配不同信道，避免冲突。本发明专利技术实现了WIA‑PA网络应用与工业现场进行有效数据传输，且最小化超帧长度，提高了数据传输网络吞吐量，对簇内资源进行了合理的分配，提高了网络数据传输的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业无线网络
，涉及一种适用于WIA-PA工业无线网络的资源调度算法。
技术介绍
WIA-PA工业无线网络是面向过程自动化的无线数据传输解决方案，将WIA-PA无线技术应用到工业现场，具有低成本、易维护、高灵活、易扩展的优势，但是也带来诸如：数据传输可靠性不高及网络吞吐量低等问题。为了实现工业WIA-PA网络实时可靠的数据传输，并满足工业现场对大量数据传输的高吞吐量需求，需要在WIA-PA网络的簇间和簇内通信段，分别对时隙和信道资源进行合理的调度分配。基于不同传输链路之间可能存在的相互干扰，通过对各链路上不同负载量的时隙需求、链路负载的动态变化以及信道选择上冲突避免的充分考虑，采用合理的调度机制，实现通信资源的有效分配，以保证大规模数据的可靠实时传输。通信资源调度技术是工业无线通信中最为核心的一项技术，目前通信资源调度算法的主要研究热点是多信道数据通信，即最大化时隙空间的重用率，但是当前的资源调度算法大多还是以固定的分配释放为主，控制开销比较大，没有充分考虑到工业无线网络的复杂性，存在较高的算法复杂度，对网络链路负载的差异性以及动态变化考虑较少。因此，有必要对通信资源调度技术进行深入研究，设计合理、高效的资源调度算法，以提高数据传输的可靠性及网络吞吐量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种适用于WIA-PA工业无线网络的资源调度算法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于WIA-PA工业无线网络的资源调度算法，包括簇间资源调度阶段和簇内资源调度阶段，所述簇间资源调度阶段采用图顶点着色资源调度算法，用于最小化超帧长度，提高网络吞吐量；所述簇内资源调度阶段采用时隙下限值分析方法，用于分配簇首和簇成员之间的相互通信，还包括信道协商资源调度算法，为所有邻居节点分配不同信道，避免冲突。进一步的，簇间资源调度的结果通过子调度抽取算法分发给网络中的路由设备，从而获取对应的子调度。进一步的，所述图顶点着色资源调度算法是基于链路负载对时隙的差异性需求以及链路间的相互冲突关系，将网络有向图转化为链路冲突关系图，并最终转化为冲突矩阵，按度数排序依次找出各链路对应的极大独立集进行着色，根据不同着色依次分配时隙，相同着色链路可在同一时隙范围内进行数据传输。进一步的，所述时隙下限值分析方法为：在考虑簇内现场设备的数据更新率保持一致前提下，簇成员将所产生数据发送给簇首所需时隙数的下限值为簇内设备数的最大值，簇内设备按标识符从小到大的顺序排列，以此选择未被占用的时隙。进一步的，所述信道协商资源调度算法为：某簇内发送节点通过发送请求消息把相关信息发送给邻居节点，邻居节点收到后，查询本节点维持的信道状态表CST，从而选择可用的通信信道，并通过发送本节点的CST消息通知对方，或通过CST消息建议其他信道请求，以此进行不同簇间邻居节点的信道协商。进一步的，所述子调度抽取算法包含以下要素：1)路由设备将抽取得到的子调度存储到二维数组S'[t][2]中，其中：S'[t][0]存储设备在时隙t上的工作状态；S'[t][1]则用于存储设备在时隙t上的信道偏移量；2)对于时隙t，路由设备Ri抽取子调度：如果S[t][ch]＝Ri，则Ri工作在发送状态，且信道偏移量为ch；如果S[t][ch]＝Ri+1，则Ri工作在接收状态，且信道的偏移量为ch；如果以上两条均不满足，则Ri工作在休眠状态。进一步的，所述图顶点着色资源调度算法具体包括以下步骤：S1：通过给定有向图G(V,E)及其冲突关系集合I＝{I(Vi,Vj)|(Vi,Vj)∈E本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于WIA‑PA工业无线网络的资源调度算法，其特征在于：包括簇间资源调度阶段和簇内资源调度阶段，所述簇间资源调度阶段采用图顶点着色资源调度算法，用于最小化超帧长度，提高网络吞吐量；所述簇内资源调度阶段采用时隙下限值分析方法，用于分配簇首和簇成员之间的相互通信，还包括信道协商资源调度算法，为所有邻居节点分配不同信道，避免冲突。

【技术特征摘要】
1.一种适用于WIA-PA工业无线网络的资源调度算法，其特征在于：包括簇间资源调度阶段和簇内资源调度阶段，所述簇间资源调度阶段采用图顶点着色资源调度算法，用于最小化超帧长度，提高网络吞吐量；所述簇内资源调度阶段采用时隙下限值分析方法，用于分配簇首和簇成员之间的相互通信，还包括信道协商资源调度算法，为所有邻居节点分配不同信道，避免冲突。2.根据权利要求1所述的一种适用于WIA-PA工业无线网络的资源调度算法，其特征在于：簇间资源调度的结果通过子调度抽取算法分发给网络中的路由设备，从而获取对应的子调度。3.根据权利要求1所述的一种适用于WIA-PA工业无线网络的资源调度算法，其特征在于：所述图顶点着色资源调度算法是基于链路负载对时隙的差异性需求以及链路间的相互冲突关系，将网络有向图转化为链路冲突关系图，并最终转化为冲突矩阵，按度数排序依次找出各链路对应的极大独立集进行着色，根据不同着色依次分配时隙，相同着色链路可在同一时隙范围内进行数据传输。4.根据权利要求1所述的一种适用于WIA-PA工业无线网络的资源调度算法，其特征在于，所述时隙下限值分析方法为：在考虑簇内现场设备的数据更新率保持一致前提下，簇成员将所产生数据发送给簇首所需时隙数的下限值为簇内设备数的最大值，簇内设备按标识符从小到大的顺序排列，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢昊飞，胡静宜，李勇，杨宏，龙祎，张晖，韩丽，卓兰，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，中国电子技术标准化研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50