[发明专利]工业无线传感器网络的广播信道数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业无线通信领域，尤其涉及一种工业无线传感器网络的广播信道数据传输方法。

背景技术

工业无线技术是继现场总线之后，工业控制领域的有一个热点技术，是降低工业测控系统成本、提高工业测控系统应用范围的革命性技术，在未来几年工业自动化产品新的增长点。

工业无线技术是一种本世纪初新兴的，面向设备间短程、低速率信息交互的无线通信技术，适合在恶劣的工业现场环境使用，具有很强的抗干扰能力、超低能耗、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，并将最终转化为新此无线技术标准。其是从新兴的无线传感器网络技术中发展而来的。工业无线技术是满足工业应用高可靠、低功耗、硬实时等特殊需求的一类无线传感器网络技术。其发展前景十分看好，据美国On World公司最近的一项无线传感器市场调查显示，79％的被调查用户正在考虑使用无线设备完成远程监控，特别是管道运营行业和水源监测，几乎所有的大型油气公司都在寻求网络化实时监测平台的解决方案。美国控制工程杂志报导的一项调查显示，在工业自动化市场中，最终用户和系统集成商对无线网络技术表现出强烈的兴趣。45％的受访者计划于2005年试用无线网络技术。而近70％的受访者正在关注无线技术在工业测控应用方面的进展。在关于无线网络能节约多少成本这个问题上，58％的受访者相信，每采用一个无线传感器，这项技术在连线和劳动力上节约了超过100美元的成本；33％的受访者认为每个传感器可节约超过250美元。Venture DevelopmentCorporation在其“北美离散和过程制造业的RF/微波无线监测和控制产品市场调研报告”中指出，工业自动化领域相关无线产品的生产量2004年为610万美元，预计今后将以60.2％的年增长率快速增长。

而大部分的工业控制应用要求数据的可靠传输率超过95％，这样对信道数据传输上可靠性要求很高，本专利正立足于此，提出了一种可以提高可靠性的信道重传方法。

移动通信系统的性能除了有线信道中存在的拥塞问题外，还主要受到时变信道的制约，各种噪声、干扰、衰落等极大降低了无线链路的质量。发射机与接收机之间的传播路径非常复杂，从简单的视距传播，到遭遇各种复杂的地物，如建造物、山脉和树叶等；在陆地移动通信系统中，移动台处于城市建筑群之中或处于地形复杂的区域，其天线将接收由多条路径传来的信号，加上移动台本身的运动，使得移动台和基站之间的无线信道多变且难以控制，造成无线信道中信号强度的骤然降低即所谓的衰落是经常发生的。

无线应用协议(WAP)已开发用于处理移动台的需要，因为这些设备具有严重的物理、存储和处理约束。WAP可应用于多种不同系统，包括GSM-900、GAM-1800、GSM-1900、CDMA IS-95、TDMA IS-136、宽带IS-95，以及诸如IMT-2000、UMTS和W-CDMA的第三代系统。

按照WAP，存在三类事务：类别0用于不可靠的单向请求，类别1用于可靠的单向请求，而类别2用于可靠的双向请求-响应事务。事务定义为在“发起者”(例如，发送方或接收方)和“应答者”(例如，发送方或接收方)之间的交互作用单元。事务始于发送方生成的请求消息。在类别2事务中，接收方用隐含确认该请求消息的一个结果消息应答。如果接收方处理该请求消息所花费的时间超过指定的时间间隔，接收方在发送结果消息之前可回复“不挂断”确认消息以避免重传该请求消息。当发送方接收到该确认时事务处理结束。

为了减少拥塞和传播中存在的上述问题，数据消息发送之前，它被分割为有序排列的数据分组序列。每个数据分组有分配给它的分组序号(PSN)。因此，例如，分割的第一个数据分组被分配分组序号0，第二个数据分组分配分组序号1，第三个数据分组分配分组序号2，以此类推。这些数据分组独立或组合传输，收到后由接收方重新组合。消息可分割的最大分组数约为256个分组，每个分组的最大尺寸为1-2k字节。因此，消息的最大尺寸典型地小于0.5M字节。