[发明专利]一种测控系统的IP化无线网络及路径选择方法

说明书

本发明公开了一种测控系统的IP化无线网络及路径选择方法，属于工业物联网中工业无线通信技术领域，包括以下步骤：首先定义网络自组网方式，构建树形拓扑传感器无线网络；同时设置通信协议栈以IP化网络数据，然后进行全网策略性控制信息转发，用于选择节点间在拓扑与射频协议双层面上的最优路径；最后定义UDP协议转发策略以实现UDP协议下的多跳通信。本发明能够实现网络数据的IP化以及复杂传感器网络中节点间最优路径的选取，有效降低网络通信时延与通信能耗，增强复杂传感器网络的生存周期与实时性。

技术领域

本发明涉及工业物联网中工业无线通信技术领域，尤其是一种测控系统的IP化无线网络及路径选择方法。

背景技术

无线传感器网络是以物联网技术以及传感器节点为基础构建的自组织网网络。其中，工业物联网是现代工业企业迈向自动化、数字化、智能化的重要技术基础。为适应越变复杂的工业环境以及工业要求，工业物联网也随之趋于多样化、复杂化，最直观影响就是网络节点数量剧增以及网络拓扑愈加庞大。这种现象使得物联网网络内部节点通信时选取良好链路的难度加大，并且网络源节点到目的节点的通信链路往往异于二者之间的最优链路，造成通信效率低下、能耗高、延时大等问题。

针对工业复杂网络设备位置分散、设备数量庞大及网络拓扑覆盖范围广泛等带来的优质通讯链路选择困难的实际问题，需要一种适用于工业复杂网络的最优路径选择方法，对工业物联网发展起到一定的积极作用。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种测控系统的IP化无线网络及路径选择方法，能够实现网络数据的IP化以及复杂传感器网络中节点间最优路径的选取，有效降低网络通信时延与通信能耗，增强复杂传感器网络的生存周期与实时性。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种测控系统的IP化无线网络及路径选择方法，包括以下步骤：

步骤1、构建树形拓扑传感器无线网络，节点n_i在入网后获得唯一父节点n_i^、邻居集合以及NQML值；

步骤2、在网络节点糅合适配底层的无线通信协议集合Γ，构建基于无线通信协议集合Γ的无线IP协议栈，传感器数据包在所述无线IP协议栈中经过封装、打包、分片、压缩，转换成适应于底层通信协议的标准IPv6数据包；

步骤3、以节点间的LQM值作为路径质量评估标准，通过改进的泛洪策略在全网泛洪基于无线通信协议集合Γ的DRM信息，从而定位网络节点间在最优通信协议上的最优路径，并在此网络拓扑及频段上的最优路径基础上，从源节点通过优化后的上层UDP协议及下层射频协议以多跳形式向目的节点发送封装后的传感器数据包。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1中，所述树形拓扑传感器无线网络中节点NQML值大小设置为：

NQML(n_p)＝0

其中，NQML(n_p)表示根节点的NQML值，NQML(n_i)表示叶子节点n_i的NQML值，表示从节点n_i到n_i父节点链路的LQM值。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3具体包括以下步骤：

步骤3.1、源节点以无线通信协议集合Γ将控制信息DRM信息发送至所有邻居节点；邻居节点通过解析接收到的DRM信息报头获得与发送节点之间基于物理层协议ξ_i的值；