CN107294850B - 工业可靠无线数据通信方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种工业可靠无线数据通信方法及系统，其方法包括：调用预设路由模型进行预设网状网的组网，获取组网反馈数据；根据组网反馈数据，判断组网时间是否在容错时间内；若组网时间超出容错时间，则通过泛洪组网进行异常网络区块的动态路由路径更新。本发明采用预设网状网组网和泛洪组网方式结合应用的方式，按照应用需要全网进行单个节点的自主路由路径维护，维护的路径始终以初设参数为模式参考修改路由路径，可以有效的适应实际应用场景，降低网络内数据传输的多跳次数，满足现场复杂应用的需要。

Description

工业可靠无线数据通信方法及系统
技术领域
本发明涉及网络技术领域，尤其涉及一种工业可靠无线数据通信方法及系统。
背景技术
网状网络(Mesh Network)是一种在网络节点间透过动态路由的方式来进行资料与控制指令的传送。这种网络可以保持每个节点间的连线完整，当网络拓扑中有某节点失效或无法服务时，这种架构允许使用“跳跃”的方式形成新的路由后将讯息送达传输目的地。
在网状网络中，所有节点都可与拓扑结构中所有节点进行连线而形成一个“局域网络”。网状网络与一般网络架构的差异处在于，所有节点可以通过多次跳跃进行数据通信，但它们通常不是移动式装置。网状网络可以视为是一种点对点的架构。移动式点对点网络与网状网络在架构上是非常相似的，只是移动式点对点网络还必须随时更新组态以适应各节点移动的情形。
网状网络具有自我调校机制：即使在拓扑中有节点无法服务或过于忙碌，网络还是可以正常运作。因而形成一个高度可信赖的网络架构。这种架构适用于无线网络、有线网络甚至是软件架构。
基于工业无线网络的测控系统是测控系统的重要发展方向，利用工业无线技术可以极大的降低工业测控系统的部署成本，实现对传统上由于成本原因无法全面监测的工业生产过程的全程监测，进而实现生产过程的优化，提高工业成产效率。实际应用工业无线网络需要面对恶劣的工业现场射频环境的挑战，工业现场射频通信环境所具有的强衰落、大干扰等特性对工业无线网络的吞吐率、延时等性能有极大的影响。尽管在工业无线技术的发展过程中，研究人员对于工业现场射频环境的建模及仿真已经做了大量的工作，并使用了跳频扩频、前向纠错等一些针对性的物理层技术，有效的提高了点对点通信的性能，但由于目前技术水平的限制，仅仅局限于物理层技术，尚无法满足工业无线测控系统对于通信的能耗、带宽、可靠性、延时等多方面的需求，需要从链路层、路由层协议的设计及网络的实际部署方式，如中继节点的位置、数量等多个方面对无线网络进行优化。因此，现有工业无线网络不能满足现场复杂应用的需要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可满足现场复杂应用需要的工业可靠无线数据通信方法及系统。
为了达到上述目的，本发明提出一种工业可靠无线数据通信方法，包括：
调用预设路由模型进行预设网状网的组网，获取组网反馈数据；
根据所述组网反馈数据，判断组网时间是否在容错时间内；
若所述组网时间超出容错时间，则通过泛洪组网进行异常网络区块的动态路由路径更新。
其中，所述若所述组网时间超出容错时间，则通过泛洪组网进行异常网络区块的动态路由路径更新的步骤包括：
若所述组网时间超出容错时间，则进行网内节点泛洪算法扫描，得出扫描数据；
将所述扫描数据和预设路由模型进行比较，获得所述预设路由模型的异常网络区块；
在所述预设路由模型的的异常网络区块处进行路由路径调整；
将调整后的模型数据保存至备份区。
其中，所述根据所述组网反馈数据，判断组网时间是否在容错时间内的步骤之后，还包括：
若所述组网时间在容错时间内，则正式启用所述预设路由模型的数据。
其中，所述方法还包括：
在组网内各节点动态维护更新最佳路由策略，以达到路由路径的平衡。
其中，所述在组网内各节点动态维护更新最佳路由策略的步骤包括：
在组网内进行路由数据传输的过程中，获取组网横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的节点数据；
将所述横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的各节点数据进行对比，得到最优路由路径；
根据所述最优路由路径，更新组网主轴路由路径；
存储新列表数据，并根据更新后的路由路径进行数据传输。
其中，所述节点数据包括：节点号，以及对应的电量和信号强度。
其中，所述在组网内各节点动态维护更新最佳路由策略的步骤中还包括：
若将所述横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的各节点数据进行对比，未得到最优路由路径，则按照现有路由路径执行数据传输。
本发明还提出一种工业可靠无线数据通信系统，包括：工业可靠无线数据通信程序，所述工业可靠无线数据通信程序配置为由处理器调用时，执行如上所述的方法的步骤。
本发明提出的一种工业可靠无线数据通信方法及系统，提出了预设网状网组网和泛洪组网方式结合应用的概念，按照应用需要全网进行单个节点的自主路由路径维护，维护的路径始终以初设参数为模式参考修改路由路径，可以有效的适应实际应用场景，降低网络内数据传输的多跳次数，满足现场复杂应用的需要。
附图说明
图1是现有的网状网络的一种应用场景示意图；
图2是本发明工业可靠无线数据通信方法实施例的流程示意图；
图3是本发明中自主决策组网方式分配流程示意图；
图4是本发明中动态维护更新最佳路由策略流程示意图。
为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1，图1是现有的网状网络的一种应用场景示意图。
如图1所示，网状网络中，节点之间的箭头是预设的网状网路径，对于小型(比如6到8个节点)的组网类型，这样的组网形式能充分的发挥高效快捷低耗能的优势。可当节点的应用数量扩展到12个以上时，这样的预设拓扑模式就显得生硬迟钝了。
随着应用节点扩展随之而来的应用场景也在扩大，场景引入的未知因素则越发的难以估测，图1中处于网络中的短线条和中间的WiFi信号则是信号隔断和信号干扰，在这样的情况下，如果仍旧按照初设的参数进行网络数据传输，必然会出现无谓的数据多跳现象，这样既增加了数据延迟也加大节点电池的负担。所以，此时则需要将泛洪组网的核心策略融合进来，进行路由路径的平衡决策，根据多跳数据传输时所获取到的信号返回强度及电池电量综合初设路径重新计算出新的平衡路由路径。
鉴于此，本发明提出了预设网状网组网和泛洪组网方式结合应用的概念，按照应用需要全网进行单个节点的自主路由路径维护，维护的路径始终以初设参数为模式参考修改路由路径，可以有效的适应实际应用场景，降低网络内数据传输的多跳次数。
具体地，如图2所示，图2是本发明工业可靠无线数据通信方法实施例的流程示意图。
本发明较佳实施例提出一种工业可靠无线数据通信方法，包括：
步骤S101，调用预设路由模型进行预设网状网的组网，获取组网反馈数据；
步骤S102，根据所述组网反馈数据，判断组网时间是否在容错时间内；
步骤S103，若所述组网时间超出容错时间，则通过泛洪组网进行异常网络区块的动态路由路径更新。
具体地，本发明针对现有工业无线网络不能满足现场复杂应用的需要，本发明提出一种解决方案，可以解决存在的问题。整个方案包含2个主要策略：
自主决策组网方式分配策略，该策略可在组网初期优先进行预设网状网的组网方式，再根据组网的整体反馈时间决定是否结合泛洪组网进行恶劣网络区块的路由路径更新；
动态维护更新最佳路由策略，该策略允许网状网内的节点自行维护自身信号所能覆盖到的节点路由路径，不同的节点维护路由出来的路径始终以自身工作参数及初始宏观配置为基础决策，比如节点的电池电量和节点可覆盖的信号强度等。
具体实现过程如下：
参照图3，图3是本发明中自主决策组网方式分配流程示意图。
如图3所示，首先，调用预设路由模型进行预设网状网的组网，获取组网反馈数据，其中，组网反馈数据包括组网时间。
预设路由模型数据下是有组网预计需要时间的，当多次预设组网的时间都超过了容错时间时则表明应用现场内有干扰存在。
根据所述组网反馈数据，判断组网时间是否在容错时间内，若所述组网时间超出容错时间，则通过泛洪组网进行异常网络区块的动态路由路径更新。
若所述组网时间在容错时间内，则正式启用所述预设路由模型的数据。
其中，若所述组网时间超出容错时间，则通过泛洪组网进行异常网络区块的动态路由路径更新的过程如下：
若所述组网时间超出容错时间，则进行网内节点泛洪算法扫描，得出扫描数据；
将所述扫描数据和预设路由模型进行比较，获得所述预设路由模型的异常网络区块；
在所述预设路由模型的的异常网络区块处进行路由路径调整；将调整后的模型数据保存至备份区。
进一步地，所述方法还包括：
在组网内各节点动态维护更新最佳路由策略，以达到路由路径的平衡。
具体地，参照图4，图4是本发明中动态维护更新最佳路由策略流程示意图。
如图4所示，在组网内进行路由数据传输的过程中，获取组网横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的节点数据，其中，所述节点数据包括：节点号，以及对应的电量和信号强度。
将所述横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的各节点数据进行对比，得到最优路由路径；
根据所述最优路由路径，更新组网主轴路由路径；
存储新列表数据，并根据更新后的路由路径进行数据传输。
其中，若将所述横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的各节点数据进行对比，未得到最优路由路径，则按照现有路由路径执行数据传输。
本发明提出了预设网状网组网和泛洪组网方式结合应用的概念，按照应用需要全网进行单个节点的自主路由路径维护，维护的路径始终以初设参数为模式参考修改路由路径，可以有效的适应实际应用场景，降低网络内数据传输的多跳次数，满足现场复杂应用的需要。
具体应用场景举例如下：
假设有一处楼宇需要安装无线抄表系统，此楼宇结构为每层有3座单元，每个单元有3个住户，楼宇有18层。在此种楼宇结构下存在各种各样的不定因素：楼层架空层隔断、窗户无线信号衍射、同频段干扰源影响，上述影响都会导致预设型网状网路由数据无法正常到达终端。若采用预设型路由路径是无法自行根据外部影响进行路由路径的调整，而加入了泛洪算法就能在运行期间根据信号反馈量来调整路径。
此外，本发明还提出一种工业可靠无线数据通信系统，包括：工业可靠无线数据通信程序，所述工业可靠无线数据通信程序配置为由处理器调用时，执行如上述实施例所述的方法的步骤。在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种工业可靠无线数据通信方法，其特征在于，包括：
调用预设路由模型进行预设网状网的组网，获取组网反馈数据；
根据所述组网反馈数据，判断组网时间是否在容错时间内；
若所述组网时间超出容错时间，则通过泛洪组网进行异常网络区块的动态路由路径更新；
所述若所述组网时间超出容错时间，则通过泛洪组网进行异常网络区块的动态路由路径更新的步骤包括：
若所述组网时间超出容错时间，则进行网内节点泛洪算法扫描，得出扫描数据；
将所述扫描数据和预设路由模型进行比较，获得所述预设路由模型的异常网络区块；
在所述预设路由模型的的异常网络区块处进行路由路径调整；
将调整后的模型数据保存至备份区。
2.根据权利要求1所述的工业可靠无线数据通信方法，其特征在于，所述根据所述组网反馈数据，判断组网时间是否在容错时间内的步骤之后，还包括：
若所述组网时间在容错时间内，则正式启用所述预设路由模型的数据。
3.根据权利要求2所述的工业可靠无线数据通信方法，其特征在于，所述方法还包括：
在组网内各节点动态维护更新最佳路由策略，以达到路由路径的平衡。
4.根据权利要求3所述的工业可靠无线数据通信方法，其特征在于，所述在组网内各节点动态维护更新最佳路由策略的步骤包括：
在组网内进行路由数据传输的过程中，获取组网横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的节点数据；
将所述横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的各节点数据进行对比，得到最优路由路径；
根据所述最优路由路径，更新组网主轴路由路径；
存储新列表数据，并根据更新后的路由路径进行数据传输。
5.根据权利要求4所述的工业可靠无线数据通信方法，其特征在于，所述节点数据包括：节点号，以及对应的电量和信号强度。
6.根据权利要求4所述的工业可靠无线数据通信方法，其特征在于，所述在组网内各节点动态维护更新最佳路由策略的步骤中还包括：
若将所述横向节点路由列表、纵向节点路由列表和泛洪节点路由列表中的各节点数据进行对比，未得到最优路由路径，则按照现有路由路径执行数据传输。
7.一种工业可靠无线数据通信系统，其特征在于，包括：工业可靠无线数据通信程序，所述工业可靠无线数据通信程序配置为由处理器调用时，执行如权利要求1-6中任一项所述的方法的步骤。
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