[发明专利]WIA-PA网络与IEEE 802.15.4网络的一种共存方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业无线传感器网络技术领域，具体涉及WIA-PA网络与IEEE 802.15.4网络的共存方法。

背景技术

工业无线传感器网络已经成为工业控制领域发展的一个热门方向，也是工业自动化产品未来的新增长点。目前，工业无线标准制定成为工业无线技术竞争的焦点。在工业界，如果使用有线传感器网络，成本较高且实现起来困难，工业无线传感器网络的引入解决了工业现场布线困难、安装维护成本高等问题。工业无线传感器网络以其低功耗，低成本的特点，已成为工业自动化领域的又一发展趋势。工业环境下建立具有高可靠性的无线传感器网络已成为一个迫切的需求。

WIA-PA是基于IEEE STD 802.15.4-2006标准的用于工业过程测量、监视与控制的无线网络系统，WIA-PA工业无线技术是一种面向设备间信息交互的无线通信技术，是对现有工业通信技术在工业应用方向上的功能扩展，引领工业自动化系统向着低成本、高可靠、高灵活的方向发展。WIA-PA还有一些关键技术难题正在逐步突破，特别是WIA-PA网络与其它无线网络的共存问题。工业无线网络的数据在发送、接收的过程中容易受到干扰，影响设备的通信性能。因此增强WIA-PA无线网络的抗干扰性，实现与其它无线网络的共存极为重要。WIA-PA、ZigBee和其他基于IEEE 802.15.4的系统都工作在2.4G频段，工业无线传感器网络为了防止其他网络的同频干扰，提供了多种抗干扰技术。正如申请号为：200810070072.8，名称为工业无线网络中跳信道抗射频干扰方法的中国专利申请文中所指出的，自适应跳信道技术是工业无线传感器网络中主要的抗干扰方式，它通过周期性地评估信道质量，将被干扰的差信道进行屏蔽，使在同一射频范围内的工业无线网络之间能够有效避免射频干扰。文中给出的自适应跳信道方案屏蔽差的信道，降低了网络的频谱利用率，但不能有效避免数据包的碰撞冲突，不能解决针对IEEE 802.15.4网络之间的干扰问题。由于WIA-PA是低速率、低功耗和低成本设备使用的短距离无线通信规范，因此低能耗是其网络性能重要参数之一。而数据包碰撞冲突，导致发送数据失败，造成重新发送这些数据包的能量浪费。

本发明提出一种基于信标帧调度的WIA-PA与IEEE 802.15.4网络共存方法，能有效避免数据包的冲突，解决两个网络之间的共存问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为，针对现有技术采用跳信道技术不能解决IEEE 802.15.4网络之间的干扰问题，在IEEE 802.15.4无线网络的干扰下，WIA-PA网络根据IEEE 802.15.4网络发送的数据周期，计算出两个网络之间的冲突域时间周期，WIA-PA网络网关系统管理器通过调整网络设备发送数据的周期，避免在IEEE 802.15.4网络冲突的时间周期内工作。

本发明解决上述问题的技术方案是，提出一种基于信标帧调度的WIA-PA与IEEE 802.15.4网络共存方法，WIA-PA网络的网关设备周期性侦听IEEE 802.15.4网络发送的信标帧，解析IEEE 802.15.4网络信标帧的MAC帧头，判断IEEE 802.15.4网络网络采用安全模式还是非安全模式，网络管理器计算安全模式和非安全模式对应的冲突域时间周期；系统管理器根据冲突域时间周期重新分配网络的时隙资源，调整发送帧的周期，避免网络间的干扰。具体为：

1.  WIA-PA网络的网关设备周期性侦听IEEE 802.15.4网络发送的信标帧；

2.  WIA-PA网络的网关设备解析IEEE 802.15.4网络信标帧的MAC帧头，判断该网络是否工作于安全模式：

3.  IEEE 802.15.4网络工作在非安全模式

如果IEEE 802.15.4网络MAC层采用非安全模式，网关设备继续解析信标帧获取信标帧载荷的超帧描述信息，主要包括信标帧序列、超帧序列、最终CAP 时隙子字段长度等参数信息。由超帧描述信息计算信标帧时间周期，时隙长度和竞争接入时间周期。WIA-PA网络网关设备中的网络管理者根据以上信息计算IEEE 802.15.4网络发送信标帧周期和发送数据周期，即冲突域时间周期。

4.  IEEE 802.15.4网络工作在安全模式