CN103096410A - 一种无线抄表系统中的数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无线抄表系统中的数据传输方法：当源节点有数据需要发给目标节点时，源节点广播一个路由请求包查找到目标节点的路由，该路由请求包收集沿途中间节点的地址，直到到达目标节点。目标节点收到请求包之后回复路由应答包，该应答包根据请求包中携带的路径信息，原路反向传输，同时在沿途节点建立双向的路由信息。源节点收到路由应答包之后，将路由信息添加到路由表中，同时启动数据包发送。在执行过程中路由请求包和应答包所经过的每一个节点会记录下这次路由发现过程的上一跳和下一跳地址。网络中每个节点只保存和维护每条路由的上一跳和下一跳节点地址。数据通信过程中无需使所有数据包都带上完整的路由，很大程度地降低了链路成本。

Description

一种无线抄表系统中的数据传输方法
技术领域
本发明涉及的是一种无线通信技术领域的设计，具体是一种低功率无线抄表系统中用于数据传输的AODV路由算法。 
背景技术
在电力系统的信息化过程中，户表数据的自动抄送具有十分重要的意义。集抄系统包含两大类，即有线和无线。这两大类抄表系统各有其适用的应用领域，但就抄表系统的投资、建设、维护等几方面而言，无线抄表系统显然具有更大优势。所谓无线抄表就是指采用无线通信技术和计算机网络等技术自动读取和处理表计数据。无线抄表系统不但要完成新的数据采集，而且还要保证数据的可靠性。 
如图1所示，无线集抄系统由系统主站1、集中器2和无线电能表3所构成。上层信道基于GSM网络，采用GPRS方式来传输数据；下层信道采用无线射频通信方式，并通过组建无线网络来延长通信距离，提高可靠性。而本专利重点研究的是以集中器2为核心的，下层信道自组织无线抄表网络的设计。自组织网络的拓扑结构一般分为平面和星形两种结构，考虑到网络节点的可移动性差，节点之间相对静止不动，网络的拓扑结构基本不变，且考虑到低功率无线模块的传输距离问题，本文选择平面结构来组建无线网状网络。经对现有文献检索发现，文献“基于433M路由算法在抄表系统中的应用与研究”(熊邦毛，陈亚军，王兴邦等，计算机通信，第34卷第8期)提供了一种低功率无线抄表系统的路 由算法。该算法对于电表节点的拓扑结构依赖性强，所形成的路由网络复杂，以致于网络中的任何一个节点发生变化都会导致很大一部分节点的路由表发生变化，链路开销大。而文献“低压电力无线集抄系统数据传输路由算法研究”(于飞等，电力系统保护与控制，第38卷第1期)试图建立最小跳数路由，但是该算法的收敛较慢，需要比较的路径过多。 
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于提供一种无线抄表系统中的数据传输方法，其花费较小的链路开销，收敛速度快，可以动态适应网络拓扑的变化。 
为解决上述技术问题，本发明公开了一种无线抄表系统中的数据传输方法，包括以下步骤：S1.当源节点有数据需要发给目标节点时，首先在一已有路由表中查找所述目标节点的路由信息；若存在则直接调用该路由发送数据包，若不存在则将该数据包放入发送缓冲区并继续以下步骤；S2.源节点广播一个路由请求包，路由请求包收集沿途中间节点的地址，直到到达目标节点；S3.所述目标节点收到所述路由请求包之后沿原路反向传输一路由应答包，所述路由应答包在沿途中间节点建立双向的路由信息；S4.所述源节点收到路由应答包之后，将路由信息添加到路由表中，并发通过所述路由信息发送所述数据包。 
本发明的进一步改进在于包括以下步骤：发送所述数据包发送后，加入到路由维护队列中；若发送成功则从路由维护队列中剔除；若发送过程中某一中间节点的下一跳地址不可达，则删除该数据包，或者由所 述中间节点从自身路由表中查找另外一条到达目标节点的路由来发送该数据包；并且所述所述中间节点根据所述数据包中的路由信息给所述源节点发送一个路由出错包，告知路由出错。 
本发明的进一步改进在于包括以下步骤：收到所述路由出错包的节点首先判断自身是否是接受所述路由出错包的源节点，若是则直接删除相关路由项，若不是则转所述路由出错包，然后将自身路由表中以所述路由出错包中源节点和目的节点为源节点和目的节点的路由项删除。 
以发明以集中器为基站，无线电能表为网络节点，运用所设计的AODV路由算法来传输无线抄表数据。该算法的主要思想为：当有数据需要从源节点(集中器)发送至目标节点(某一无线电能表)时，源节点即广播一个路由请求包查找到目标节点的路由，该路由请求包收集沿途中间节点的地址，直到到达目标节点。目标节点收到请求包之后回复路由应答包，该应答包根据请求包中携带的路径信息，原路反向传输，同时在沿途节点建立双向的路由信息。源节点收到路由应答包之后，将路由信息添加到路由表中，同时启动数据包发送。在执行过程中路由请求包和应答包所经过的每一个节点会记录下这次路由发现过程的上一跳和下一跳地址。这样可使得在之后的数据传送中，数据包就不需要包含任何路由信息，每个节点只需查找路由表中对应目标地址的表项并将数据包发送给下一跳。网络中每个节点只保存和维护每条路由的上一跳和下一跳节点地址。数据通信过程中无需使所有数据包都带上完整的路由，很大程度地降低了链路成本。 
附图说明
图1为无线抄表系统的连接结构图； 
图2为无线抄表系统测试2的布局图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述。 
本发明的无线抄表系统中的数据传输方法，具体包括以下步骤： 
当源节点(集中器2)收到系统主站1通过GPRS方式发送的抄表命令后，首先在一已有路由表中查找所述目标节点(无线电能表3)的路由信息，路由表中每个路由项保存路由项有效时间、源节点地址、目标节点地址、路径ID号(来自RREP)、上一跳节点地址、下一跳节点地址等信息。源节点地址、目的节点地址、路径ID号可以唯一确定一个路由项； 
若路由表中存在目标节点的路由信息则直接调用该路由发送数据包； 
若不存在的话，将该数据包放入发送缓存区，发送缓存区用于保存本节点将要发送的数据包、本节点已经发送的数据包和转发的其他节点的数据包；然后进行到达该目标节点的路由发现：源节点广播一个路由请求包，路由请求包收集沿途中间节点的地址，直到到达目标节点；所述目标节点收到所述路由请求包之后沿原路反向传输一路由应答包，所述路由应答包在沿途中间节点建立双向的路由信息；所述源节点收到路由应答包之后，将路由信息添加到路由表中，并通过所述路由信息发送所述数据包。 
其中，路由请求包(rreq)具体表现如下： 
Figure BSA00000602491700051
包类型为PKT_TYPE_RREQ；路径表中包含源节点地址，不包含目标节点地址；MAX_HOPS最好为2N+1。 
路由应答包(rrep)具体表现如下： 
Figure BSA00000602491700052
其中，包类型PKT_TYPE_RREP；路径表中包含源节点地址和目标节点地址；MAX_HOPS最好为2N+1。 
数据包(data)具体表现如下 
Figure BSA00000602491700053
其中，包类型PKT_TYPE_DATA；路径表中包含源节点地址和目标节点 地址；MAX_HOPS最好为2*N；MAX_PAYLOAD在80左右，最好为4*N。 
用户数据包发送出去之后，加入到路由维护队列中，用于进一步判断该数据包是否发送成功： 
若发送成功则从路由维护队列中剔除； 
如果数据包发送不成功(ACK超时或出错)，则说该数据包的下一跳地址不可达。删除该数据包，或者该出错中间节点从自身路由表中查找另外一条到达目标节点的路由来发送该数据包，然后根据数据包中的路由信息给源节点发送一个路由出错包，告知路由出错。源节点收到路由出错包之后，对路由表中含有该节点的路由进行处理。沿途收到所述路由出错包的节点首先判断自身是否是接受所述路由出错包的源节点，若是则直接删除相关路由项，若不是则转所述路由出错包，然后将自身路由表中以所述路由出错包中源节点和目的节点为源节点和目的节点的路由项删除。 
其中，路由出错包(rerr)具体表现如下 
Figure BSA00000602491700061
其中，包类型PKT_TYPE_RERR；源地址和目的地址是传送失败的数据包的源地址和目的地址；出错地址为用户数据包被不能送达的节 点地址。 
测试： 
测试1(2010-04-22) 
布局： 
9楼：0x01(910)、0x02、0x03； 
10楼：0x04、0x05； 
11楼：0x06、0x07； 
12楼：0x08、0x0A； 
13楼：0x09、0x0B； 
14楼：0x0C、0x0D、0x0E； 
15楼：空 
16楼：0x0F、0x10、0x11、0x12； 
17楼：0x13、0x14 
测试结果：(节点0x01逐个给所有点发数据，相应节点收到后进行回复。) 
Figure BSA00000602491700071
Figure BSA00000602491700081
测试过程中，能够收到所有节点的回复。上表为在通信过程中，到达某一目标节点的路径。测试2(2010-5-3) 
布局：如附图2所示。 
0x36和PC连接，发送和接收数据。 
测试结果：(节点0x36逐个给所有点发数据，相应节点收到后进行回复。) 
Figure BSA00000602491700092
Figure BSA00000602491700101
Figure BSA00000602491700111
测试过程中，能够收到所有节点的回复。上表为在通信过程中，到达各个目标节点的路径。 

Claims (3)

1.一种无线抄表系统中的数据传输方法，其特征在于包括以下步骤：
S1.当源节点有数据需要发给目标节点时，首先在一已有路由表中查找所述目标节点的路由信息；若存在则直接调用该路由发送数据包，若不存在则将该数据包放入发送缓存区并继续以下步骤；
S2.源节点广播一个路由请求包，路由请求包收集沿途中间节点的地址，直到到达目标节点；
S3.所述目标节点收到所述路由请求包之后沿原路反向传输一路由应答包，所述路由应答包在沿途中间节点建立双向的路由信息；
S4.所述源节点收到路由应答包之后，将路由信息添加到路由表中，并通过所述路由信息发送所述数据包。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括以下步骤：发送所述数据包发送后，加入到路由维护队列中；
若发送成功则从路由维护队列中剔除；
若发送过程中某一中间节点的下一跳地址不可达，则删除该数据包，或者由所述中间节点从自身路由表中查找另外一条到达目标节点的路由来发送该数据包；并且所述所述中间节点根据所述数据包中的路由信息给所述源节点发送一个路由出错包，告知路由出错。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于收到所述路由出错包的节点首先判断自身是否是接受所述路由出错包的源节点，若是则直接删除相关路由项，若不是则转所述路由出错包，然后将自身路由表中以所述路由出错包中源节点和目的节点为源节点和目的节点的路由项删除。
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