[发明专利]一种无线智能抄表系统的组网方法

说明书

技术领域

本发明属于无线智能抄表领域，特别涉及一种树状拓扑采集网络中的双重地址管理算法。

背景技术

目前，我国普遍将用户计量仪表即电表、水表、燃气表、热表安装在室内，抄表人员走家串户，手工抄表采集数据。这种计量方式由于用户面广、量大，极易造成差错。人工抄表不但效率低，且不利于科学管理，给城市管理网的建模、分析、规划等都带来很大的困难。

抄表自动化的研究与应用开展于20世纪90年代，但是由于有线计量表的安装和维护困难等原因，有线抄表自动化的应用未能推广。进入21世纪，随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System,MEMS)、片上系统（SOC,System on Chip）、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展，孕育出无线传感器网络技术。无线传感器网络的研究与发展，使得无线抄表系统的应用和推广成为可能。无线智能抄表系统具有使用方便、灵活，无需重新布线的优点，大大提高了抄表效率和准确性。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种无线智能抄表系统的组网方法，我国的电能计量方式采取的是一户一表制，这就决定了电表集抄系统的两个基本特点：系统数据采集点多，成千上万，数据量大；系统是一个覆盖面很广的通信网络，采集点具有分散性。对这样规模的网络进行管理需要处理大量网络信息，通过算法合理分配信息存储空间，将大大节省通信模块的硬件成本。

技术方案：本发明的无线智能抄表系统的组网方法所面向的无线抄表系统网络是由一个集中器为树根和多个电表数据采集器为叶节点组成的树状采集网络，应用于智能电表抄读系统以及同类数据采集网络，网络中的采集器节点在上电之后向集中器节点申请加入网络，并在加入网络之后集中器需要通过所分配的网络地址进行寻址才能对网络中的采集器节点进行数据抄读；

该组网方法采用双重地址管理算法对网络中的无线通信节点进行管理，双重地址指的全网地址和子网地址，子网地址是采集器节点A在申请入网时由其父节点B分配的，父节点B同样有自己申请入网时其父节点C为其分配的子网地址，这样，节点A的全网地址就是从节点A起始逐跳向树根的链路上所有节点的子网地址逆向拼接而成，另外，为实现数据通信，全网地址还包含有当前网络深度和数据上下行标识位。

所述的集中器，该集中器维护一张全网地址映射表，将允许入网的节点的MAC地址和其在入网过程中分配的全网地址进行一一映射，另外集中器和采集器都要维护一张子网地址映射表，将自己的一跳子节点的MAC地址和其子网地址映射起来。

网络中的采集器节点在上电之后向集中器节点申请加入网络，包括如下步骤：

1.）采集器节点A上电之后广播申请入网信息REQ，其中包含有节点A的MAC地址；

2.）集中器上电即是已入网状态，已经入网的节点侦听到该REQ信息之后，会回复一个邀请入网信息INV，该INV信息中包含有本节点的网络深度、当前一跳子节点数目和自己的MAC地址信息；

3.）节点A收到周围节点回复的INV信息之后，会根据其中携带的网络深度和子节点数目以及自己接收的信号强度选举最优节点B作为自己的父节点，然后发送一个父子关系确认信息FAT给节点B；

4.）节点B收到节点A的FAT信息之后，把当前子节点数加1作为A的子网地址，逐跳向树根发送一个入网认证信息，入网认证信息包含有节点A的MAC地址，入网认证信息在逐跳向上发送时也逐跳拼接出节点A的全网地址；

5.）集中器节点C作为树根节点收到入网认证信息之后，在预先存入的允许入网的MAC地址中查找核对其MAC地址，如果确有节点A的MAC地址，则将A节点的全网地址填入全网地址映射表并向节点B逐跳发送一个认证成功帧，否则，发送一个认证失败帧；

6.）节点B收到认证成功帧之后，将A列为自己的子节点，并继续向A发送该认证成功帧；如果节点B收到认证失败帧，则删去节点A的相关信息，并继续向A发送认证失败帧；

7.）节点A如果收到认证成功帧，则修改自己的网络状态为已入网状态，并允许其他节点加入自己的子网；节点A如果收到认证失败帧，则进行相应的错误处理。

在所述的步骤2中，为了防止申请入网节点广播REQ后，周围已入网节点的INV信息同时回复导致碰撞引起申请入网节点无法接收到所有的INV信息，在发送INV信息是采用随机退避延时退避发送，使申请节点可以接收到周围所有已入网节点发送的INV信息。