[发明专利]一种基于无线信道状态的WIA-PA网络包聚合方法

说明书

本发明涉及一种基于无线信道状态的WIA‑PA网络包聚合方法，属于工业无线网络技术领域。在该方法中，簇首(路由器)可以根据信道状态决定是否在规定的传输时隙前后进行数据包聚合，并决定聚合的数据包长度。本发明考虑了数据包的端到端截止时间要求，根据信道状态决定数据包的聚合时机以及聚合程度，能够有效地减少簇首转发数据包的次数，节省网络能量消耗，并降低数据包传输的失败率，提高网络数据传输可靠性。

技术领域

本发明属于工业无线网络技术领域，涉及一种基于无线信道状态的WIA-PA网络包聚合方法。

背景技术

工业无线网络技术围绕工厂自动化的无线传输需求进行设计和部署。针对工业无线技术，国内外已经制定了三大主流标准，分别是WIA-PA、ISA100.11a以及WirelessHART。其中，WIA-PA标准是中国自主制定的技术规范，是用于工业过程测量、监视以及控制的无线网络系统，具有实时性强、可靠性高以及抗干扰能力强等技术特点。

WIA-PA网络的结构包括两种，一种是两层拓扑的混合结构，即网关设备和路由设备组成的网状网络和路由设备和现场设备或者手持设备组成的星型网络，另一种是由网关设备和现场设备或者手持设备组成的星型网络结构。针对路由设备和现场设备，WIA-PA标准定义了路由设备的包聚合功能和现场设备的数据聚合功能。其中现场设备和路由设备的聚合功能是可选的，通过聚合解聚标志位指示是否实现。路由设备启用包聚合功能可以减少路由设备到网关设备的数据包的数目，提高网络的效率。尽管WIA-PA标准支持两级聚合机制，但是对于根据信道质量，在什么时候进行数据包聚合以及聚合的程度并没有定义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于无线信道状态的WIA-PA网络包聚合方法，结合工业无线WIA-PA网络的特点，簇首可以根据信道状态决定是否在规定的传输时隙前后进行数据包聚合，并决定聚合的数据包长度。该方法能够有效地减少簇首转发数据包的次数，节省网络能量消耗，并降低数据包传输的失败率，提高网络数据传输可靠性。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于无线信道状态的WIA-PA网络包聚合方法，包括以下步骤：

S1：WIA-PA网络簇首在执行系统管理器的调度结果之前，首先读取其所有已经被安排好的信道的质量，并判断是否存在信道质量差的发送时隙；若不存在，则按照系统管理器的调度结果正常执行；若存在则将这些发送时隙按照时间先后进行排序并用集合B来表示，B中所有时隙对应需要被聚合数据包的集合为D，而时隙i需要发送的数据包用D_i表示；

S2：针对B中的每一个时隙，依次判断该时隙前是否有信道质量好的发送时隙，若存在则用集合G(i)表示时隙i前所有信道质量好的可用发送时隙，并判断G(i)是否为空；

S3：针对所有的G(i)不为空的情况，令i为集合B中最小的时隙号i_min，取G(i_min)中可用发送时隙号最小的为聚合时隙号j_agg，选取D中与目的地址相同的包，根据信道状态从中选取相应的数据包与进行包聚合发送，并判断数据包是否发送失败；

S4：若发送成功则结束，若失败则丢弃掉在所有G(i)中去掉被选取作为聚合时隙的时隙号j_agg，并判断此时的G(i_min)是否为空；若G(i_min)不为空，则令i为此时集合B中最小的时隙号i_min，取G(i_min)中可用发送时隙号最小的为聚合时隙号j_agg，重复采取上面聚合处理方法直到集合D为空，若集合D为空则结束；