本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種tsch模式下的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)時隙集中式分配方法。

背景技術(shù)：

確定性調(diào)度是工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的核心問題，ieee802.15.4e對ieee802.15.4進行了完善和修改，增加了為工業(yè)無線應(yīng)用特別設(shè)計的mac層，試圖解決確定性和可靠性的問題，為此ieee802.15.4e規(guī)定了3種超幀結(jié)構(gòu)：

其一為dsme(deterministicandsynchronousmultichannelextension)多超幀結(jié)構(gòu)，具體格式由協(xié)調(diào)器定義，協(xié)調(diào)器會周期性地發(fā)送具有dsmepan描述符ie(informationelement)的增強信標(biāo)(eb)。多超幀是重復(fù)超幀的循環(huán)，每個重復(fù)超幀由信標(biāo)幀，競爭接入周期(cap)和無競爭周期(cfp)組成。

其二為基于ll(lowlatency)信標(biāo)幀的超幀結(jié)構(gòu)，超幀被劃分為信標(biāo)時隙、0或2個管理時隙以及與maclldnnumtimeslots等長的時隙數(shù)。

其三為在tschpan(personalareanetworks，個域網(wǎng))中使用的時隙幀結(jié)構(gòu)。時隙(timeslot)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钚r間單位，長度可配置，超幀是多個時隙的組合，在tschpan中超幀的概念被替換為時隙幀。

首先，tsch(timeslottedchannelhopping)是基于ieee802.15.4e的一種模式，支持時隙跳頻。對于每個預(yù)調(diào)度單元(cell)，調(diào)度表都為其指定了時隙偏移及信道偏移。在完整的調(diào)度表中，當(dāng)節(jié)點a在信道偏移6上有到節(jié)點b的發(fā)送單元(cell)，則在相同的信道上節(jié)點b有來自節(jié)點a的接收單元(cell)。不同的頻率下，信道偏移的可用數(shù)量不同，以ieee802.15.4為例，在2.4ghz的頻率下，可用信道偏移值為16，即有16個可用信道。

互相通信的兩個節(jié)點能夠根據(jù)函數(shù)f將信道偏移值轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率來表示：

frequency＝f{(asn+channloffset)modnfreq}

其中asn為絕對時隙數(shù)，nfreq為可用頻率值。

在一個預(yù)調(diào)度單元內(nèi)，通信雙方在調(diào)度表中有相同的信道偏移值及絕對時隙數(shù)，根據(jù)上述公式計算得出相同的頻率。然而在下一個時隙中，雖然通信雙方的信道偏移相同，絕對時隙數(shù)卻改變了，導(dǎo)致計算出的頻率不同，從而兩個節(jié)點一起跳頻。

基于tsch的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)使用基于時隙幀結(jié)構(gòu)的超幀進行網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度；時隙幀定義了節(jié)點間的通信時段，時隙幀根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的共享時間概念自動重復(fù)。與以上兩種超幀結(jié)構(gòu)不同，時隙幀不需要信標(biāo)來發(fā)起通信，且節(jié)點間的通信方式不確定，可以是csma-ca或其它確定的方式。

與超幀不同，設(shè)備申請入網(wǎng)時在時隙幀中分配的時隙最初通過信標(biāo)通信，但當(dāng)設(shè)備入網(wǎng)絡(luò)后，設(shè)備的時隙分配通常由osi7層模型中的更高層決定(如：mac層)。tsch網(wǎng)絡(luò)中雖然存在增強信標(biāo)eb(enhancedbeacon)，16個信道上都有各自的eb發(fā)送，但它不用于發(fā)起通信，只用于新節(jié)點入網(wǎng)。在lldn中，當(dāng)設(shè)備想要同協(xié)調(diào)器發(fā)起通信時，首先需要監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)，從而發(fā)起通信；而在tschpan網(wǎng)絡(luò)中，只有當(dāng)節(jié)點入網(wǎng)時，才需監(jiān)聽16個信道中的eb，從而選擇從哪個信道入網(wǎng)。

ieee802.15.4e的規(guī)范中，給出了時隙幀結(jié)構(gòu)的使用方法，但并沒有給出tsch模式下的具體網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度方法，導(dǎo)致基于ieee802.15.4e的網(wǎng)絡(luò)在tsch模式的部署難度很大，如何根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備采集周期、數(shù)據(jù)優(yōu)先級、信道質(zhì)量等參數(shù)，對網(wǎng)絡(luò)資源進行調(diào)度和分配是當(dāng)前面臨的主要問題。已有的mac層調(diào)度方法并不能直接應(yīng)用在tschmac層上，以otf(on-the-fly)分布式調(diào)度方法為例，它只用于單跳通信，不能保證全局qos(qualityofservice)；以tasa(trafficawareschedulingalgorithm)集中式調(diào)度方法為例，它僅使用網(wǎng)絡(luò)運行的初始通信值來優(yōu)化調(diào)度，因此，當(dāng)諸如分組丟棄的事件發(fā)生時，tasa不考慮mac重傳，因此必須在下一個超幀中發(fā)送，從而導(dǎo)致了延遲。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種tsch模式下的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)時隙集中式分配方法，具有高可靠性，能有效降低網(wǎng)絡(luò)時延和延長網(wǎng)絡(luò)生命。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

該種tsch模式下的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)時隙集中式分配方法，包括以下步驟：

步驟1：采用網(wǎng)關(guān)設(shè)備、路由設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備搭建樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并為每個現(xiàn)場設(shè)備及路由設(shè)備編號，同時根據(jù)數(shù)據(jù)的采集需求，為不同的現(xiàn)場設(shè)備設(shè)定不同的更新周期，不同更新周期具有不同優(yōu)先級，更新周期越短優(yōu)先級越高，同時根據(jù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求，為不同的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)分配不同的優(yōu)先級；

步驟2：現(xiàn)場設(shè)備將按照更新周期優(yōu)先級分別將數(shù)據(jù)發(fā)送給路由設(shè)備；

步驟3：路由設(shè)備接收數(shù)據(jù)之后解析數(shù)據(jù)，得到封裝在數(shù)據(jù)中的設(shè)備編號、數(shù)據(jù)優(yōu)先級信息，將接收的數(shù)據(jù)按照不同優(yōu)先級將其分別存放于不同的堆棧；

步驟4：路由設(shè)備將不同優(yōu)先級堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)優(yōu)先級、路由編號及現(xiàn)場設(shè)備編號，生成表格，并將表格信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)管理器，網(wǎng)絡(luò)管理器整合所有路由設(shè)備的表格信息生成表格信息表；

步驟5：網(wǎng)絡(luò)管理器在每個時隙幀開始之前，根據(jù)前述的表格信息表判定出路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)，并通過eb廣播路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)設(shè)備狀態(tài)；

步驟6：路由設(shè)備根據(jù)監(jiān)聽到的狀態(tài)信息選擇不同長度的時隙幀，按照從設(shè)備收到的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級安排時隙傳輸給網(wǎng)關(guān)設(shè)備，優(yōu)先級高的數(shù)據(jù)優(yōu)先安排時隙。

進一步，所述步驟6)的具體方式是：在每個路由設(shè)備及網(wǎng)關(guān)設(shè)備中加入有限狀態(tài)機，路由設(shè)備根據(jù)監(jiān)聽eb中的狀態(tài)信息從而進行狀態(tài)跳轉(zhuǎn)，不同狀態(tài)的路由設(shè)備會選擇不同的時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸，路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)若為s0狀態(tài)，選擇長時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸；s1狀態(tài)選擇短時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸；s2狀態(tài)采用標(biāo)準(zhǔn)時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸；

當(dāng)路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)設(shè)備中數(shù)據(jù)流量過大時，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)管理器計算發(fā)現(xiàn)當(dāng)時隙幀長度動態(tài)變?yōu)?30個時隙仍不能滿足通信需求，為減少網(wǎng)絡(luò)擁塞、降低網(wǎng)絡(luò)時延，網(wǎng)絡(luò)管理器將通過廣播報文通知路由設(shè)備對數(shù)據(jù)進行聚合，減少路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，從而減少路由設(shè)備向網(wǎng)關(guān)設(shè)備傳輸需要分配的時隙數(shù)目，規(guī)則為將相同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)聚合為一個數(shù)據(jù)包，每次數(shù)據(jù)聚合的上限為x，即：

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備數(shù)量過多時，在2.4ghz頻率下的16個信道不能滿足路由設(shè)備及信道偏移一一對應(yīng)，按腳標(biāo)值由小到大的順序?qū)⒙酚稍O(shè)備安排到1～16個信道上進行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)信道安排完畢之后，再次按照路由腳標(biāo)值的順序?qū)⒙酚砂才诺?6個信道上，規(guī)則為路由設(shè)備根據(jù)腳標(biāo)值的順序在不同信道偏移上轉(zhuǎn)發(fā)接收的數(shù)據(jù)。

進一步，在步驟6)中，網(wǎng)絡(luò)管理器為路由設(shè)備分配時隙時，按照路由設(shè)備完成數(shù)據(jù)接收的先后順序依次轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，總體規(guī)則為所有路由設(shè)備中高優(yōu)先級數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)完成之后，再轉(zhuǎn)發(fā)次優(yōu)先級數(shù)據(jù)，最后轉(zhuǎn)發(fā)低優(yōu)先級數(shù)據(jù)；

進一步，在步驟6)中，在路由設(shè)備接收數(shù)據(jù)過程中，先完成數(shù)據(jù)接收的路由設(shè)備優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級數(shù)據(jù)；若此路由設(shè)備中高優(yōu)先級數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)發(fā)，而其他設(shè)備還沒有完成數(shù)據(jù)接收，則轉(zhuǎn)發(fā)此路由設(shè)備中次優(yōu)先級數(shù)據(jù)；在此設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)次優(yōu)先級數(shù)據(jù)過程中，其他路由設(shè)備完成了數(shù)據(jù)接收，則優(yōu)先其他路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級數(shù)據(jù)，停止此路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)次優(yōu)先級數(shù)據(jù)；若多個設(shè)備都完成數(shù)據(jù)接收，則優(yōu)先腳標(biāo)較小的路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

進一步，每個設(shè)備都有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C會，若第一次數(shù)據(jù)傳輸失敗，則在調(diào)度完成之后，所有時隙都處于空閑狀態(tài)時，傳輸失敗設(shè)備以tdma的方式進行數(shù)據(jù)重傳。

進一步，所述步驟1)中，數(shù)據(jù)應(yīng)在終端節(jié)點上被分配優(yōu)先級，并且將優(yōu)先級信息封裝在數(shù)據(jù)幀中。

進一步，所述步驟1)中，設(shè)定每個時隙標(biāo)準(zhǔn)長度為10ms；周期性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時隙幀為100個時隙，總長1s；此外還含有130個時隙的長時隙幀，70個時隙的短時隙幀。

本發(fā)明的有益效果是：

1)本專利采用信道跳頻機制，設(shè)備可以在整個信道空間上跳躍，可讓多個設(shè)備可同時發(fā)送數(shù)據(jù)給父節(jié)點，減少了網(wǎng)絡(luò)中現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送給路由設(shè)備的時間；同時也減小了路由設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)給網(wǎng)關(guān)設(shè)備的時間，降低了網(wǎng)絡(luò)時延，同時以時隙方式跳信道以避免沖突，將重傳的需求最小化；

2)本專利采用集中式調(diào)度機制，網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備的時隙都由網(wǎng)絡(luò)管理器分配，為網(wǎng)絡(luò)的高可靠性提供良好的依據(jù)；

3)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信量過大時，網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)不能承受，勢必會造成網(wǎng)絡(luò)時延，本發(fā)明以設(shè)備數(shù)據(jù)更新周期、數(shù)據(jù)優(yōu)先級為前提條件，對不同路由設(shè)備中的數(shù)據(jù)進行聚合處理，減少了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，同時延長了網(wǎng)絡(luò)的生命，并降低了網(wǎng)絡(luò)時延。

本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書和權(quán)利要求書來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)描述，其中：

圖1為網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)示意圖；

圖2為工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)實例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為更新周期優(yōu)先級設(shè)置表；

圖4為同優(yōu)先級數(shù)據(jù)堆棧存儲示意圖；

圖5為路由設(shè)備狀態(tài)機示意圖；

圖6為應(yīng)用舉例一無線通信調(diào)度時隙分配示意圖；

圖7為例一在情景1下的具體時隙分配示意圖；

圖8為例一在情景2下的具體信道重復(fù)使用方式示意圖。

具體實施方式

以下將參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)的描述。應(yīng)當(dāng)理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。

本發(fā)明的tsch模式下的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)時隙集中式分配方法，具體包括以下步驟：

步驟1：采用網(wǎng)關(guān)設(shè)備、路由設(shè)備和現(xiàn)場設(shè)備搭建樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并為每個現(xiàn)場設(shè)備及路由設(shè)備編號，同時根據(jù)數(shù)據(jù)的采集需求，為不同的現(xiàn)場設(shè)備設(shè)定不同的更新周期，根據(jù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求，為現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)分配不同的優(yōu)先級；網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)圖如圖1所示，本實施例中，搭建網(wǎng)絡(luò)的步驟包括：首先，網(wǎng)絡(luò)管理員為每個現(xiàn)場設(shè)備及路由設(shè)備編號，編號之后，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)關(guān)設(shè)備編號為gi，i∈[1,m]，[1,m]為自然正整數(shù)集合，gi≠gm；工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)中路由設(shè)備編號方式相同，將其編號為rj,j∈[1,m]，rj≠rn；rj路由設(shè)備下的現(xiàn)場設(shè)備命名為jn，n∈[1,m]，jn≠jm；接下來，網(wǎng)絡(luò)管理員根據(jù)數(shù)據(jù)的采集需求，為不同的現(xiàn)場設(shè)備設(shè)定不同的更新周期，該周期可根據(jù)實際應(yīng)用動態(tài)修改；根據(jù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求，為現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)分配不同的優(yōu)先級，本實施例將更新周期設(shè)定為1s的整數(shù)倍，分別用t1、t2、t3、t4、t5表示；數(shù)據(jù)優(yōu)先級分為3類，分別用低優(yōu)先級(lp)、中優(yōu)先級(mp)、高優(yōu)先級(hp)表示?，F(xiàn)場設(shè)備有確定的更新周期及數(shù)據(jù)優(yōu)先級，更新周期及數(shù)據(jù)優(yōu)先級由網(wǎng)絡(luò)管理員寫入；網(wǎng)關(guān)設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)管理器，管理網(wǎng)絡(luò)中時隙的分配、設(shè)備入網(wǎng)、以及路由表的分發(fā)及修改。

根據(jù)以上搭建步驟，得到如圖2所示的工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)實例結(jié)構(gòu)，為了更好的管理現(xiàn)場節(jié)點的數(shù)據(jù)發(fā)送，數(shù)據(jù)應(yīng)在終端節(jié)點上被分配優(yōu)先級，并且將優(yōu)先級信息封裝在數(shù)據(jù)幀中。在tsch網(wǎng)絡(luò)中可以包含不同大小的若干并發(fā)時隙幀，使用信道跳頻技術(shù)，不同類型數(shù)據(jù)在各自規(guī)定的時隙幀中發(fā)送。本實施例中，設(shè)定每個時隙標(biāo)準(zhǔn)長度為10ms；周期性數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)時隙幀為100個時隙，總長1s；此外還含有130個時隙的長時隙幀，70個時隙的短時隙幀。

在實際應(yīng)用過程中，在網(wǎng)絡(luò)初始化的同時，網(wǎng)絡(luò)管理器獲取各設(shè)備的具體信息，包含設(shè)備更新周期、序列號等，以圖2為例，形成如下表所示初步信息表。

表1初步信息表

本發(fā)明的調(diào)度起始于時隙0，每個時隙中時隙0用于eb(enhancedbeacon)的廣播發(fā)送，eb用于新節(jié)點的入網(wǎng)。

步驟2：現(xiàn)場設(shè)備將按照更新周期優(yōu)先級分別將數(shù)據(jù)發(fā)送給路由設(shè)備，優(yōu)先級如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)管理器在為現(xiàn)場設(shè)備分配時隙資源的時候，需優(yōu)先為更新周期優(yōu)先級高的設(shè)備配置時隙，考慮到網(wǎng)絡(luò)的實時性需求，更新周期越短優(yōu)先級越高。

步驟3：路由設(shè)備接收數(shù)據(jù)之后解析數(shù)據(jù)，得到封裝在數(shù)據(jù)中的設(shè)備編號、數(shù)據(jù)優(yōu)先級信息，將接收的數(shù)據(jù)按照不同優(yōu)先級將其分別存放于不同的堆棧；本實施例中，lp優(yōu)先級數(shù)據(jù)存儲在lowpriority堆棧中，mp數(shù)據(jù)存放在middlepriority堆棧中，hp數(shù)據(jù)存放在highpriority堆棧中，存儲示意圖如圖4所示，網(wǎng)絡(luò)管理器在為路由設(shè)備分配時隙資源的時候，要優(yōu)先為路由設(shè)備中緩存的高優(yōu)先級數(shù)據(jù)安排轉(zhuǎn)發(fā)時隙資源。

步驟4：路由設(shè)備將不同優(yōu)先級堆棧內(nèi)的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)優(yōu)先級、路由編號及現(xiàn)場設(shè)備編號，生成表格，并將表格信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)管理器，網(wǎng)絡(luò)管理器整合所有路由設(shè)備的表格信息生成表格信息表；本實施例中，生成的表格如下表所示：

表2網(wǎng)關(guān)設(shè)備中緩存的數(shù)據(jù)表

步驟5：網(wǎng)絡(luò)管理器在每個時隙幀開始之前，根據(jù)前述的表格信息表判定出路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)設(shè)備的設(shè)備狀態(tài)，并通過eb廣播路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)設(shè)備狀態(tài)；假設(shè)在t時刻，若設(shè)備能夠使用標(biāo)準(zhǔn)時隙幀完成通信，則判定此設(shè)備狀態(tài)為s2；若設(shè)備需使用長時隙幀才能完成數(shù)據(jù)傳輸，則判定此設(shè)備狀態(tài)為s0；若設(shè)備在t-1時刻狀態(tài)為s0，則將設(shè)備下一狀態(tài)置為s1，使設(shè)備選擇短時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸，這樣不會影響絕對時隙數(shù)的計算及周期1s倍數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送；若計算得出某個路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)設(shè)備通信量正常，且t-1時刻狀態(tài)為s2，則設(shè)備狀態(tài)保持不變。

步驟6：路由設(shè)備根據(jù)監(jiān)聽到的狀態(tài)信息選擇不同長度的時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸。具體而言：是在每個路由設(shè)備及網(wǎng)關(guān)設(shè)備中加入有限狀態(tài)機，如圖5所示，路由設(shè)備根據(jù)監(jiān)聽eb中的狀態(tài)信息進行狀態(tài)跳轉(zhuǎn)，路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)若為s0狀態(tài)，選擇長時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸；s1狀態(tài)選擇短時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸；s2狀態(tài)采用標(biāo)準(zhǔn)時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸；

經(jīng)過上述時隙分配之后，可能會出現(xiàn)以下兩種情景，情景1為網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量過大，時隙幀變?yōu)?30個時隙仍不能滿足通信需求，需進行數(shù)據(jù)聚合；情景2為網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備數(shù)量過多，16個信道不能滿足路由設(shè)備及信道偏移一一對應(yīng)，信道不夠安排，兩個設(shè)備需共用信道。

對于情景1，當(dāng)路由設(shè)備或網(wǎng)關(guān)設(shè)備中數(shù)據(jù)流量過大時，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)管理器計算發(fā)現(xiàn)當(dāng)時隙幀長度動態(tài)變?yōu)?30個時隙仍不能滿足通信需求，為減少網(wǎng)絡(luò)擁塞、降低網(wǎng)絡(luò)時延，網(wǎng)絡(luò)管理器將通過廣播報文通知路由設(shè)備對數(shù)據(jù)進行聚合，減少路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，從而減少路由設(shè)備向網(wǎng)關(guān)設(shè)備傳輸需要分配的時隙數(shù)目。聚合規(guī)則全網(wǎng)通用，即將相同優(yōu)先級的數(shù)據(jù)聚合為一個數(shù)據(jù)包；每次數(shù)據(jù)聚合的上限為x。

對于情景2，網(wǎng)絡(luò)管理器為路由設(shè)備分配信道偏移時，規(guī)定不同的路由設(shè)備在不同的信道偏移上進行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備數(shù)量過多，16個信道不能滿足路由設(shè)備及信道偏移一一對應(yīng)，按腳標(biāo)值由小到大的順序?qū)⒙酚稍O(shè)備安排到1-16個信道上進行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)信道安排完畢之后，再次按照路由腳標(biāo)值的順序?qū)⒙酚砂才诺?6個信道上。具體規(guī)則為：路由設(shè)備根據(jù)腳標(biāo)值的順序在不同信道偏移上轉(zhuǎn)發(fā)接收的數(shù)據(jù)，即路由設(shè)備rj在信道偏移n上轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

式中j為路由設(shè)備腳標(biāo)值，n為自然正整數(shù)，n＝1,2,3,4,5…。

需要指出的是：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)管理器為路由設(shè)備分配時隙時，按照路由設(shè)備完成數(shù)據(jù)接收的先后順序依次轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，總體規(guī)則為所有路由設(shè)備中高優(yōu)先級數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)完成之后，再轉(zhuǎn)發(fā)次優(yōu)先級數(shù)據(jù)，最后轉(zhuǎn)發(fā)低優(yōu)先級數(shù)據(jù)；

同時在路由設(shè)備接收數(shù)據(jù)過程中，先完成數(shù)據(jù)接收的路由設(shè)備優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級數(shù)據(jù)；若此路由設(shè)備中高優(yōu)先級數(shù)據(jù)全部轉(zhuǎn)發(fā)，而其他設(shè)備還沒有完成數(shù)據(jù)接收，則轉(zhuǎn)發(fā)此路由設(shè)備中次優(yōu)先級數(shù)據(jù)；在此設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)次優(yōu)先級數(shù)據(jù)過程中，其他路由設(shè)備完成了數(shù)據(jù)接收，則優(yōu)先其他路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)高優(yōu)先級數(shù)據(jù)，停止此路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)次優(yōu)先級數(shù)據(jù)；若多個設(shè)備都完成數(shù)據(jù)接收，則優(yōu)先腳標(biāo)較小的路由設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明中，每個設(shè)備都有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C會，若第一次數(shù)據(jù)傳輸失敗，則在調(diào)度完成之后，所有時隙都處于空閑狀態(tài)時，傳輸失敗設(shè)備以tdma的方式進行數(shù)據(jù)重傳。

具體應(yīng)用舉例一：

圖6為無線通信調(diào)度示意圖。采用圖2網(wǎng)絡(luò)作為基本模型，其中d11、d12、d13、d14、d21、d22、d23、d31、d32、d41、d42、d43為現(xiàn)場設(shè)備，不同路由設(shè)備下搭載的現(xiàn)場設(shè)備在不同的信道上同時發(fā)送周期性數(shù)據(jù)到路由設(shè)備；r1、r2、r3、r4為路由設(shè)備，各個路由設(shè)備在不同的信道上同時接收現(xiàn)場設(shè)備周期性數(shù)據(jù)，g1為網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

情景1：當(dāng)路由設(shè)備下搭載的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量增加時，網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流量增大，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增加，當(dāng)搭載的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量過多時會導(dǎo)致數(shù)據(jù)幀時隙過少不能滿足網(wǎng)絡(luò)性能需求，假設(shè)r1、r2、r3、r4路由設(shè)備下分別搭載的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)為90、80、20、100，這四個路由設(shè)備將在4個不同的信道上接收周期性數(shù)據(jù)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)管理器計算發(fā)現(xiàn)r1、r2、r4、g1將超負(fù)荷，則所有路由設(shè)備都需進行數(shù)據(jù)聚合，且采用數(shù)據(jù)聚合后r4、g1仍會超負(fù)荷，這兩個設(shè)備將采用130個時隙的長時隙幀進行數(shù)據(jù)傳輸。具體網(wǎng)絡(luò)時隙分配如7所示。

情景2：當(dāng)路由設(shè)備過多，不能滿足路由設(shè)備及信道偏移一一對應(yīng)時，進入以下情形，存在兩個路由設(shè)備重復(fù)使用一個信道，具體的重復(fù)方法如前所述，若總共有20個路由設(shè)備，則具體信道重復(fù)使用方式如圖8所示，r1、r17共用信道1，r2、r18共用信道2；r3、r19共用信道3，r4、r20共用信道4。

本專利提出一種基于tschmac層的調(diào)度方法，旨在提高工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的確定性、可靠性問題并降低網(wǎng)絡(luò)時延，該方法能夠確保網(wǎng)絡(luò)的確定性調(diào)度，從而實現(xiàn)高可靠性；在該方法的調(diào)度機制下，現(xiàn)場設(shè)備根據(jù)更新周期優(yōu)先級高低發(fā)送數(shù)據(jù)到路由設(shè)備；在路由設(shè)備處，路由設(shè)備接收現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)優(yōu)先級選擇存儲堆棧，并在網(wǎng)絡(luò)通信量過大時，將來自不同現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)優(yōu)先級進行聚合生成數(shù)據(jù)包，然后轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。此調(diào)度方式采用了更新周期優(yōu)先級、數(shù)據(jù)優(yōu)先級等方式保證每個現(xiàn)場設(shè)備都有將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān)的機會，提高網(wǎng)絡(luò)確定性及可靠性，采用聚合方式減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸次數(shù)，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷，從而實現(xiàn)低時延。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。