本发明专利技术涉及一种面向工业无线网络的低开销高可靠资源分配方法。本发明专利技术对新加入的现场设备进行路径分配；网关设备获取并整合现场设备所需的资源；资源多播传输；末端的新加入的现场设备在接收到正确的资源分配报文后，一段时间内网关设备未收到新加入现场设备的应答，按照原路径再次发送该资源。本发明专利技术采用中心调度保证了资源分配的最优性；采用路径扩展算法的路由分配方式，简化了路由分配方法，便于网络维护；采用多播的资源分配方式，一方面提高资源分配效率，降低了网络负荷，另一方面减少了报文的传输次数，增加了现场设备入网的成功率；采用超时重传机制，保证了资源报文的可靠传输。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线资源分配技术，具体地说明是一种面向工业无线时分网络的资源分配方法。
技术介绍
随着计算机、通信和网络技术的飞速发展，工业无线网络技术取得了巨大的成就。由于无线网络具有无需布线、易于维护、高度灵活、快速实施等特点，可以运行在恶劣危险的环境中，可见其在工业自动化领域的应用潜力不言而喻。而无线网络的能源有限性是无线网络长期运行的瓶颈，因此，降低无线现场设备的能量消耗，是保证设备长期运行、降低维护成本的关键，而数据融合是解决无线网络低功耗的关键技术。时分多址无线网络用于工业中，主要解决了网络规模较大的情况下，传统的基于载波侦听的多路访问策略所带来高冲突，低带宽利用率问题。时分多址是将网络中的时间分成一个个微小的时间片，若干个时间片组成一个通信周期，网络中每个设备都会分配固定的时间片进行通信。在这种网络中，新设备入网需要进行初始化，即分配通信资源，只有分配了通信资源之后，才能够入网正常工作。现场设备的资源分配过程，是现场设备的生存周期中，通信较为频繁和集中的阶段。以往的方式是点对点的资源分配和点对点的确认。网络中每条路径的资源分属于路径上的每个节点，在节点的加入过程中，网关要将所有资源分配给路径上相应的节点。通常所使用的方法就是网关分别以路径上的节点为目的节点，发送相应的资源，等待该节点的确认，再发送路径上下一个节点的资源，直到将路径资源发送到路径上的每个节点。这种方法无疑产生了大量的点到点通信，增加了网络负荷，降低了现场设备加入效率。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于为工业无线网络提供一种简单优化的资源分配方式，采用本专利技术可以提高网络资源分配的效率，降低网络负荷，增大现场设备加入成功的概率。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是:，包括以下步骤:现场设备加入网络时，首先由待加入现场设备选定一个已经在网的现场设备作为代理现场设备，向网关设备发起加入请求；网关设备收到待加入现场设备的加入请求后，按代理现场设备的现有路径为待加入现场设备分配新路径；网关设备获取并整合现场设备所需的资源；将路径上的所有资源封装成一个资源分配报文，沿着所分配的新路径以多播传输的方式传输到新加入的现场设备:路径上的每个转发现场设备均为需要分配资源的现场设备，现场设备在转发的同时，获取资源分配报文中属于自身的那部分资源，并从资源分配报文中删除这部分与其他现场设备无关的资源，再转发到下一个现场设备；末端的新加入的现场设备在接收到正确的资源分配报文后，向网关设备发送应答报文；一段时间内网关设备未收到新加入现场设备的应答，按照原路径再次发送该资源。所述网关设备接收到的待加入的加入请求中，带有该现场设备入网前找到的代理现场设备信息，该代理现场设备与待加入现场设备之间一定为一跳可到达的关系。所述按代理现场设备的现有路径为待加入现场设备分配新路径的方法为:读取代理现场设备的路径，在此路径的基础上增加代理现场设备到新现场设备的路径，形成的新路径即作为新现场设备的路径。所述多播传输分为2个阶段:(I)从网关设备到代理现场设备之间的报文传输使用图路由方式，即以代理现场设备为目的设备，在网络中转发该报文；(2)从代理现场设备到新加入现场设备之间的报文传输使用代理路由方式，即由代理现场设备以点到点的方式，直接发送给新加入现场设备。所述现场设备接收到资源分配报文时，将报文的序列号、新加入的现场设备和绝对时隙号ASN记录到接收传输表中。本专利技术提出的资源分配方法，是在充分考虑无线资源的有限性和不可靠性的前提下提出的，具有简单、高效等优点，有益效果具体表现在:1.采用中心调度保证了资源分配的最优性；2.采用路径扩展算法的路由分配方式，简化了路由分配方法，便于网络维护；3.采用多播的资源分配方式，一方面提高资源分配效率，降低了网络负荷，另一方面减少了报文的传输次数，增加了现场设备入网的成功率；4.采用逐点抛弃的分配方式，一方面及时删除报文中的无用信息，缩短报文长度，减少射频的发射功率，另一方面增大了传输成功率；5.采用路径最末端现场设备确认机制，既确保了当前资源报文的正确到达，又避免了其他现场设备不必要的应答；6.采用超时重传机制，保证了资源报文的可靠传输；7.采用接收传输表机制，避免重复接收资源报文。附图说明图1为本专利技术的结构图；图2为使用多播方式的资源分配及端到端确认的时序图；图3为资源可靠传输的时序图；图4为使用路径扩展方式分配新路径的示意图；图5为多播方式的资源分配过程示意图；图6为资源报文的超时重传过程示意图。具体实施例方式下面结合附图及实施例对本专利技术做详细说明。本专利技术所涉及的无线网络设备包括:网关设备和现场设备。一个工业无线网络是由一个网关设备和多个现场设备组成的多跳集中式无线网络。其中，网关设备为网络的控制中心，负责网络资源的调度和现场数据的收集；现场设备为网络中的节点，具有路由和采集的功能。本专利技术的结构框图如图1所示，主要由3个模块组成:网关资源库、资源分配模块、节点资源库。网关资源库中记录了全网所有资源的使用情况，节点资源库只存储与自己相关的资源，即自身所属路径的相关资源。资源分配模块负责调度整个过程。首先资源分配模块根据路径信息从网关资源库中获取资源，并将路径资源按路径上的节点进行整合，再记录到网关资源库中；然后，资源分配模块再将整合后的路径资源封装到资源分配报文，以组播的方式一次发送到路径上的所有节点；最后，资源分配模块使用端到端确认和超时重传的机制来保证报文的可靠传输。本专利技术的分三个过程实施:新设备的路径分配、新资源的多播传输、保证资源的可靠传输，其时序过程如图2、图3所示。如图2所示，网关从本地的资源库中为新加入的现场设备获取路径和资源，并封装为一个资源分配报文，沿新路径发送到新加入的现场设备。资源分配报文由网关出发，首先到达路径上的第一个现场设备，如图2中节点1，该设备收到资源分配报文后，从中读取属于自身的资源，并将该部分资源从资源分配报文中剪切并保存到本地，将剩余的资源重新封装成资源分配报文，继续转发到路径的下一个现场设备，如图2中节点2。依此方法在路径中传输，直到到达新加入的现场设备，如图2中节点η。此时资源报文中仅剩下属于新加入现场设备的那部分资源。新加入现场设备处理完最后一份资源后，向网关发送确认报文，通知网关新资源已正确到达。该应答仅由新加入现场设备回复，即表示路径上的每个现场设备均已收到相应资源。应答报文仍按资源分配的路径返回，由路径上的节点反向转发到网关，如图2的转发应答过程。网关收到新加入的现场设备的应答，即认为资源分配成功。新现场设备的路径分配:现场设备加入网络时，首先由待加入现场设备选定一个已经在网现场设备作为代理现场设备，向网关设备发起加入请求。网关设备接收到的待加入加入请求中，带有该现场设备入网前找到的代理现场设备信息。该代理现场设备与待加入现场设备之间一定为一跳可到达的关系。网关设备收到待加入现场设备的加入请求后，首先按路径扩展的方法为待加入现场设备分配新路径。路径扩展的方法即为:读取代理现场设备的路径，在此路径的基础上增加代理现场设备到新现场设备的路径，形成的新路径即作为新现场设备的路径。如图4所示，网关设备、I号现场设备、2号现场设备、3号现场设备、4号现场设备为网络本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向工业无线网络的低开销高可靠资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤：现场设备加入网络时，首先由待加入现场设备选定一个已经在网的现场设备作为代理现场设备，向网关设备发起加入请求；网关设备收到待加入现场设备的加入请求后，按代理现场设备的现有路径为待加入现场设备分配新路径；网关设备获取并整合现场设备所需的资源；将路径上的所有资源封装成一个资源分配报文，沿着所分配的新路径以多播传输的方式传输到新加入的现场设备：路径上的每个转发现场设备均为需要分配资源的现场设备，现场设备在转发的同时，获取资源分配报文中属于自身的那部分资源，并从资源分配报文中删除这部分与其他现场设备无关的资源，再转发到下一个现场设备；末端的新加入的现场设备在接收到正确的资源分配报文后，向网关设备发送应答报文；一段时间内网关设备未收到新加入现场设备的应答，按照原路径再次发送该资源。
【技术特征摘要】
1.一种面向工业无线网络的低开销高可靠资源分配方法，其特征在于，包括以下步骤: 现场设备加入网络时，首先由待加入现场设备选定一个已经在网的现场设备作为代理现场设备，向网关设备发起加入请求；网关设备收到待加入现场设备的加入请求后，按代理现场设备的现有路径为待加入现场设备分配新路径； 网关设备获取并整合现场设备所需的资源； 将路径上的所有资源封装成一个资源分配报文，沿着所分配的新路径以多播传输的方式传输到新加入的现场设备:路径上的每个转发现场设备均为需要分配资源的现场设备，现场设备在转发的同时，获取资源分配报文中属于自身的那部分资源，并从资源分配报文中删除这部分与其他现场设备无关的资源，再转发到下一个现场设备； 末端的新加入的现场设备在接收到正确的资源分配报文后，向网关设备发送应答报文；一段时间内网关设备未收到新加入现场设备的应答，按照原路径再次发送该资源。2.按权利要求1所述一种面向工业无线网络的低开销高可靠资源分配方法，其特征在于:所述网关设备接收到的待加入的加入请...
【专利技术属性】
技术研发人员：张琼，肖金超，曾鹏，赵晓全，于海斌，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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