基于TDMA的多频冗余无线传输方法及装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于TDMA的多频冗余无线传输方法及装置，属于通信技术领域，该方法包括：为目标数据设置数据包头，得到待发送数据；数据包头包括源地址和序列号；复制待发送数据，得到N个相同的待发送数据；其中，每个无线射频模组对应一个待发送数据；对于每个无线射频模组，在当前时间到达无线射频模组对应的TDMA超帧的起始时间时，通过无线射频模组将对应的待发送数据发送至接收端；不同无线射频模组对应不同的TDMA超帧的起始时间；当部分信道被同频干扰时，仍然能够保证数据包实时传送至接收端，提升了网络系统的可靠性并保证了工业应用的实时性。

【技术实现步骤摘要】
基于TDMA的多频冗余无线传输方法及装置
本申请涉及一种基于TDMA的多频冗余无线传输方法及装置，属于工业无线网络

技术介绍
工业无线网络技术是继现场总线之后，工业测控领域的又一个热点技术，是降低工业测控系统成本、提高应用范围的技术，也是未来工业自动化产品新的增长点。工业无线网络技术适用于恶劣的工业现场环境，具有抗干扰能力强、能耗低、实时通信等技术特征，是对现有无线技术在工业应用方向上的功能扩展和技术创新。面向工厂自动化的工业无线网络，即工厂自动化无线网络，不仅具有工业无线网络低成本、易安装、易维护的优势，而且能够避免工厂设备因移动导致的线缆易老化、线缆污染、滑环电力接触易失败等问题。然而，无线网络在工厂自动化应用中面临着更加苛刻的挑战：(1)大网络规模，要求支持百点至千点的节点数量；(2)高可靠性，端到端的传输成功率要求10e-9；(3)高实时性，端到端的通信延迟要求低于10ms。基于工厂自动化无线网络的上述需求，时分多路访问(TDMA，TimeDivisionMultipleAccess)机制是工业无线网络较为理想的机制访问控制(MAC，MediumAccessControl)层的接入机制。究其原因在于：首先，工业无线网络对性能具有确定性要求；其次，受工业应用环境的限制，现有大多数网络的拓扑结构相对固定且常为层次性结构；此外，工业现场中的数据大多具有周期性特征。然而，采用TDMA机制的工厂自动化无线网络中仍存在下述问题：(1)由于无线介质的开放性以及工业电磁干扰环境的特殊性，数据包传输有较大的不可控、不确定性，甚至多次重传后也难以达到端到端的可靠性要求，特别是工厂自动化应用；(2)TDMA时隙分配周期固定，当无线系统节点数量较大时，则TDMA超帧周期较长，导致节点的发送时机等待周期较长，同比增大了应用端发送时延，导致无法满足高实时的工厂自动化应用需求。目前的一些双频通信机制是指在不同信道传输不同数据以增大无线通信带宽，对于单个数据包而言依然是单信道传输，对其通信实时性及可靠性没有提升。基于TDMA的无线网络一旦受到同频率干扰导致丢包，会占用更多的时隙进行重传，导致后续的数据包同样增大发送延迟，影响网络的可靠性与实时性。
技术实现思路
本申请提供了一种基于TDMA的多频冗余无线传输方法及装置，可以解决现有基于TDMA的工业无线网络易受到同频干扰且无法满足工业硬实时需求的现状的问题。本申请提供如下技术方案：第一方面，提供一种基于TDMA的多频冗余无线传输方法，用于发送端，所述发送端中设置有N个无线射频模组，所述N为大于1的整数；不同无线射频模组在不同的频率上工作，且同一发送端的N个无线射频模组可并行进行无线数据收发；所述方法包括：获取目标数据；为所述目标数据设置数据包头，得到待发送数据；所述数据包头包括源地址和序列号；复制所述待发送数据，得到N个相同的待发送数据；其中，每个所述无线射频模组对应一个所述待发送数据；对于每个无线射频模组，在当前时间到达所述无线射频模组对应的TDMA超帧的起始时间时，通过所述无线射频模组将对应的待发送数据发送至接收端；不同无线射频模组对应不同的TDMA超帧的起始时间。可选地，相邻两个无线射频模组的TDMA超帧的起始时间之间相差Tsuperframe/N，其中，Tsuperframe表示所述TDMA超帧的长度。可选地，所述获取目标数据之前包括：在工业无线网络组网后，根据所述射频模组数量N进行TDMA资源分配，以确定TDMA超帧的超帧信息，所述超帧信息可指示所述TDMA超帧的起始时间。可选地，不同所述无线射频模组具有相同的TDMA超帧的长度、时隙大小、时隙类型和发送目的地址。可选地，所述N个无线射频模组分为对应一个时钟，多个时钟之间的时间同步。可选地，所述发送端为无线节点或为无线接入点。第二方面，提供一种基于TDMA的多频冗余无线传输方法，用于接收端，所述方法包括：通过不同信道接收发送端发送的数据，所述数据是所述发送端通过N个无线射频模组分别在对应的TDMA超帧的起始时间上发送的，不同无线射频模组对应不同的TDMA超帧的起始时间，不同无线射频模组在不同的频率上工作，且同一发送端的N个无线射频模组可并行进行无线数据收发；所述数据包括源地址和序列号；每个信道对应一个无线射频模组；按照所述数据的源地址和序列号对所述数据进行过滤，得到过滤后的数据；将所述过滤后的数据传送至上层应用。可选地，所述按照所述数据的源地址和序列号对所述数据进行过滤，得到过滤后的数据，包括：检测预先维护的滑动窗口内是否存在相同的源地址和序列号；所述滑动窗口用于记录最近接收的多个数据的序列号与源地址，且随着缓存区中数据的增加不断更新；在所述滑动窗口内存在相同的源地址和序列号时，将所述数据删除；在所述滑动窗口内不存在相同的源地址和序列号时，将所述数据存储至缓存区，所述缓存区中的数据为过滤后的数据。第三方面，提供一种基于TDMA的多频冗余无线传输装置，用于发送端，所述发送端中设置有N个无线射频模组，所述N为大于1的整数；不同无线射频模组在不同的频率上工作，且同一发送端的N个无线射频模组可并行进行无线数据收发；所述装置包括：数据获取模块，用于获取目标数据；包头添加模块，用于为所述目标数据设置数据包头，得到待发送数据；所述数据包头包括源地址和序列号；数据复制模块，用于复制所述待发送数据，得到N个相同的待发送数据；其中，每个所述无线射频模组对应一个所述待发送数据；数据发送模块，用于对于每个无线射频模组，在当前时间到达所述无线射频模组对应的TDMA超帧的起始时间时，通过所述无线射频模组将对应的待发送数据发送至接收端；不同无线射频模组对应不同的TDMA超帧的起始时间。第四方面，提供一种基于TDMA的多频冗余无线传输装置，用于接收端，所述装置包括：数据接收模块，用于通过不同信道接收发送端发送的数据，所述数据是所述发送端通过N个无线射频模组分别在对应的TDMA超帧的起始时间上发送的，不同无线射频模组对应不同的TDMA超帧的起始时间，不同无线射频模组在不同的频率上工作，且同一发送端的N个无线射频模组可并行进行无线数据收发；所述数据包括源地址和序列号；每个信道对应一个无线射频模组；数据过滤模块，用于按照所述数据的源地址和序列号对所述数据进行过滤，得到过滤后的数据；数据传送模块，用于将所述过滤后的数据传送至上层应用。本申请的有益效果在于：通过将一个待发送的数据包复制成多份，分别在不同信道进行传输，当部分信道被同频干扰时，仍然能够保证数据包实时传送至接收端，提升了网络系统的可靠性并保证了工业应用的实时性。另外，多个射频模组工作在不同信道上，维护着不同TDMA超帧。待发送的数据传输至各个射频模组时，每个射频模组对该数据的发送时机错位Tsuperframe/N的时间。即数据到达射频模组后需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于TDMA的多频冗余无线传输方法，其特征在于，用于发送端，所述发送端中设置有N个无线射频模组，所述N为大于1的整数；不同无线射频模组在不同的频率上工作，且同一发送端的N个无线射频模组可并行进行无线数据收发；所述方法包括：/n获取目标数据；/n为所述目标数据设置数据包头，得到待发送数据；所述数据包头包括源地址和序列号；/n复制所述待发送数据，得到N个相同的待发送数据；其中，每个所述无线射频模组对应一个所述待发送数据；/n对于每个无线射频模组，在当前时间到达所述无线射频模组对应的TDMA超帧的起始时间时，通过所述无线射频模组将对应的待发送数据发送至接收端；不同无线射频模组对应不同的TDMA超帧的起始时间。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于TDMA的多频冗余无线传输方法，其特征在于，用于发送端，所述发送端中设置有N个无线射频模组，所述N为大于1的整数；不同无线射频模组在不同的频率上工作，且同一发送端的N个无线射频模组可并行进行无线数据收发；所述方法包括：
获取目标数据；
为所述目标数据设置数据包头，得到待发送数据；所述数据包头包括源地址和序列号；
复制所述待发送数据，得到N个相同的待发送数据；其中，每个所述无线射频模组对应一个所述待发送数据；
对于每个无线射频模组，在当前时间到达所述无线射频模组对应的TDMA超帧的起始时间时，通过所述无线射频模组将对应的待发送数据发送至接收端；不同无线射频模组对应不同的TDMA超帧的起始时间。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相邻两个无线射频模组的TDMA超帧的起始时间之间相差Tsuperframe/N，其中，Tsuperframe表示所述TDMA超帧的长度。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取目标数据之前包括：
在工业无线网络组网后，根据所述射频模组数量N进行TDMA资源分配，以确定TDMA超帧的超帧信息，所述超帧信息可指示所述TDMA超帧的起始时间。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，不同所述无线射频模组具有相同的TDMA超帧的长度、时隙大小、时隙类型和发送目的地址。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述N个无线射频模组分为对应一个时钟，多个时钟之间的时间同步。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送端为无线节点或为无线接入点。


7.一种基于TDMA的多频冗余无线传输方法，其特征在于，用于接收端，所述方法包括：
通过不同信道接收发送端发送的数据，所述数据是所述发送端通过N个无线射频模组分别在对应的TDMA超帧的起始时间上发送的，不同无线射频模组对应不同的TDMA超帧的起始时间，不同无线射频模组在不同的频率上工作，且同一发送端的N个无线射频模组可并行进行无线数据收发；所述数据包括源地址和序列号；每个信道对应一个无线射频模组；
按照所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨雨沱，梁炜，
申请(专利权)人：韦华半导体苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32