專利名稱：一種提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)傳輸領(lǐng)域，尤其涉及工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是繼現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之后，工業(yè)控制領(lǐng)域 的一個(gè)熱點(diǎn)技術(shù)，是降低工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)成本，提高工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用 范圍和可靠性的革命性技術(shù)，是未來(lái)幾年工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品新的增長(zhǎng) 點(diǎn)。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由部署在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)大量的具有感知、計(jì)算處 理和無(wú)線通信能力的廉價(jià)小型傳感器節(jié)點(diǎn)組成。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)傳感器 或控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)與環(huán)境的交互，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)來(lái)完成一定的任 務(wù)。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以協(xié)作感知、采集和處 理網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍之內(nèi)的地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)布給觀察 者。
在工業(yè)環(huán)境中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的主要特點(diǎn)有
(1) 網(wǎng)絡(luò)的大少見(jiàn)模性；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用的大 規(guī)模性包括兩個(gè)方面的含義 一方面是傳感器節(jié)點(diǎn)分布在很大的地理 區(qū)域內(nèi)；另一個(gè)方面，傳感器節(jié)點(diǎn)部署^f艮密集。
(2) 網(wǎng)絡(luò)的自組織性；在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)有的一些應(yīng)用中， 節(jié)點(diǎn)在通常情況下都是被放置在沒(méi)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方，這就要求無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)具有自組織性，能夠自行配置管理。
(3) 工業(yè)環(huán)境應(yīng)用中對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)有特殊要求，如實(shí)時(shí)數(shù) 據(jù)采集，動(dòng)作行為控制執(zhí)行等，這些數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是不允許出現(xiàn)故障 的， 一旦出現(xiàn)故障，那將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失或?yàn)?zāi)難性的后果。
在網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)非常多，如通訊設(shè)備，數(shù)據(jù)處理設(shè)備等， 這些都有可能出現(xiàn)問(wèn)題，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃越档停砸话愕慕鉀Q方案就是提供冗余網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于較重要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或路由器)，可以通過(guò)備份來(lái)實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)的冗余，確保網(wǎng)絡(luò)的暢通。工業(yè)環(huán)境應(yīng)用中無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的冗 余是為了提高實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量和通信范圍 有限，很容易發(fā)生節(jié)點(diǎn)失效。在這種情況下，有些采樣數(shù)據(jù)就有可能 沒(méi)法傳遞至觀察設(shè)備。因此在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中加入冗余方案，意義 十分重大，可以大大提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，實(shí)時(shí)性和整 個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存期。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用中，無(wú)線傳感器 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、動(dòng)作行為控制等操作的過(guò)程中出現(xiàn)故障而導(dǎo) 致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃越档?，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量和通信 范圍有限，很容易發(fā)生節(jié)點(diǎn)失效，而使得有些釆樣數(shù)據(jù)可能沒(méi)法傳遞 至觀察設(shè)備的問(wèn)題，
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可
靠性的方法，該方法包括以下步驟
在傳感器終端節(jié)點(diǎn)安裝多個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡，用于終端節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡冗 余；終端節(jié)點(diǎn)所配備的冗余網(wǎng)卡數(shù)量，是由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端在網(wǎng) 絡(luò)中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的權(quán)重決定，該終端上傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)重越大，分配 的冗余網(wǎng)卡的數(shù)量越多；
對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的所有網(wǎng)卡依次進(jìn)行初始化設(shè)置和初始生成該終端 節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，所述網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中，通信質(zhì)量最好 的網(wǎng)卡指定為當(dāng)前主工作網(wǎng)卡，其余的網(wǎng)卡作為該節(jié)點(diǎn)的備份工作網(wǎng) 卡；
定時(shí)更新終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，并才艮據(jù)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列 進(jìn)行網(wǎng)卡切換，用于選擇通信質(zhì)量最好的網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；
在終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列更新的間隔期內(nèi)，如果當(dāng)前主工作 網(wǎng)卡通信不正常，則按照網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中通信質(zhì)量由高到低的順 序切換到備份工作網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)重發(fā)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功。進(jìn)一步地，對(duì)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化設(shè)置包括如下步驟
所述終端節(jié)點(diǎn)檢測(cè)無(wú)線網(wǎng)卡，4姿其端口地址分配基地址和注冊(cè)中 斷向量，識(shí)別網(wǎng)卡型號(hào)，并初始化該網(wǎng)卡的MAC控制器，PHY控制器；
該無(wú)線網(wǎng)卡向無(wú)線網(wǎng)卡接入基站注冊(cè)本網(wǎng)卡信息，無(wú)線網(wǎng)卡基站 向該無(wú)線網(wǎng)卡返回應(yīng)答信息，終端才艮據(jù)所述返回應(yīng)答信息計(jì)算并記錄 該無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈路的誤碼率；
重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直到該終端節(jié)點(diǎn)上所有無(wú)線網(wǎng)卡初始化完
畢；
終端節(jié)點(diǎn)根據(jù)記錄的無(wú)線網(wǎng)卡誤碼率數(shù)據(jù)進(jìn)行信道通信質(zhì)量的 排序，形成終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列；
指定所述網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中通信質(zhì)量最好的網(wǎng)卡為主工作網(wǎng) 卡，其余的網(wǎng)卡作為備份工作網(wǎng)卡。
作為優(yōu)化，所述定時(shí)更新終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，并根據(jù)網(wǎng) 卡通信質(zhì)量隊(duì)列進(jìn)行網(wǎng)卡切換的具體方式為
所述終端系統(tǒng)設(shè)有心跳定時(shí)觸發(fā)器，當(dāng)心跳信號(hào)定時(shí)觸發(fā)器定時(shí) 溢出后，終端系統(tǒng)按照終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中的順序依次選擇 其隊(duì)列中的網(wǎng)卡進(jìn)行心跳測(cè)試，以便得到各網(wǎng)卡的通信鏈路質(zhì)量信 息，所述心跳測(cè)試即終端系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)卡向接入基站(s i nk )發(fā)出心跳 信號(hào)；心跳信號(hào)由一組收發(fā)雙發(fā)都已知的數(shù)據(jù)序列構(gòu)成，當(dāng)心跳序列 由終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中的某一塊網(wǎng)卡發(fā)送到無(wú)線網(wǎng)卡接入 基站(sink)之后，即等待應(yīng)答信號(hào)(ACK)，若在規(guī)定的時(shí)限及重傳 次數(shù)限制下該網(wǎng)卡還未能收到有效的應(yīng)答信號(hào)，即把當(dāng)前測(cè)試的無(wú)線 網(wǎng)卡放入終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列隊(duì)尾，并標(biāo)記為故障網(wǎng)卡；若該 網(wǎng)卡及時(shí)收到應(yīng)答信號(hào)，即根據(jù)收到的應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行誤碼率計(jì)算評(píng) 估，并根據(jù)誤碼率獲得當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈路質(zhì)量，根據(jù)此網(wǎng)卡通信 鏈路質(zhì)量值的大小插入終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中的適當(dāng)位置；誤 碼率越小，鏈路通信質(zhì)量越好，則該網(wǎng)卡在通信質(zhì)量隊(duì)列排列位置越 靠前。并且終端根據(jù)隊(duì)列中的網(wǎng)卡通信質(zhì)量排序及時(shí)將當(dāng)前主工作網(wǎng) 卡切換到通信質(zhì)量最好的無(wú)線網(wǎng)卡上去。當(dāng)該終端所有無(wú)線網(wǎng)卡都經(jīng)過(guò)心跳輪詢之后，即按照預(yù)先設(shè)定的心跳定時(shí)觸發(fā)器延時(shí)準(zhǔn)備下一次 心跳測(cè)試。
作為進(jìn)一步的優(yōu)化，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層 設(shè)置信道切換層和鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層兩個(gè)子層，所述鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層與 物理層通訊，所述信道切換層與網(wǎng)絡(luò)層通訊，
在終端節(jié)點(diǎn)與接入基站進(jìn)行心跳測(cè)試中，鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層測(cè)量無(wú)
線網(wǎng)卡的通信鏈路的誤碼率(BER)，將通信鏈路質(zhì)量情況提供給信道 切換層；
信道切換層收到所述鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層測(cè)量的通信鏈路的誤碼率 (BER),更新無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列；完成更新后，將當(dāng)前通信鏈路 隊(duì)列頂部網(wǎng)卡的設(shè)備號(hào)提供給無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序，無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序 將該頂部網(wǎng)卡設(shè)置為主工作網(wǎng)卡。
本發(fā)明所提供的提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法，在工業(yè) 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)處依據(jù)所傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)重分配冗余無(wú)線 網(wǎng)卡，建立節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，并且采用心跳測(cè)試定時(shí)監(jiān)測(cè)通信 質(zhì)量，及時(shí)更新節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，選擇隊(duì)列中通信質(zhì)量最好的 網(wǎng)卡作為主工作網(wǎng)卡，提高關(guān)4定數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性；通 過(guò)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層增加信道切換層與無(wú)線鏈路監(jiān)測(cè)層 兩個(gè)子層的方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)卡的無(wú)縫實(shí)時(shí)切換，減少數(shù)據(jù)傳輸由于 切換網(wǎng)卡所帶來(lái)的延遲，提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，實(shí)時(shí)性 和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存期。


圖1為本發(fā)明終端節(jié)點(diǎn)的初始化設(shè)置流程圖。 圖2為本發(fā)明終端節(jié)點(diǎn)與接入基站的通信過(guò)程流程圖。 圖3為本發(fā)明基于終端節(jié)點(diǎn)多網(wǎng)卡的網(wǎng)卡及信道切換流程圖。 圖4為本發(fā)明無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次模型示意圖。 圖5為數(shù)據(jù)鏈路層的鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層、信道切換層結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)流 示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案做進(jìn)一步的
詳細(xì)描述。
如圖1所示為本發(fā)明終端節(jié)點(diǎn)的初始化設(shè)置流程圖，具體包括如
下步驟
步驟101，運(yùn)行終端網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序，目的在于依次對(duì)注冊(cè)于系 統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)卡按照其端口地址進(jìn)行初始化設(shè)置； 步驟102,設(shè)置變量N，賦初值為1; 步驟103,選擇第N塊網(wǎng)卡；
步驟104,設(shè)置該無(wú)線網(wǎng)卡的基地址和在系統(tǒng)中注冊(cè)的中斷向
量；
步驟105，初始化無(wú)線網(wǎng)卡N:對(duì)該無(wú)線網(wǎng)卡按照其型號(hào)，對(duì) 其MAC控制器，PHY控制器進(jìn)行初始化設(shè)置；
步驟106,測(cè)試無(wú)線網(wǎng)卡N的信道質(zhì)量，具體操作如圖2所示 的步驟201至204:
步驟201，選擇已初始化設(shè)置完畢的網(wǎng)卡N;
步驟202，向無(wú)線網(wǎng)卡接入基站(sink)發(fā)送一心跳信息，其 目的在于 一方面向無(wú)線網(wǎng)卡接入點(diǎn)注冊(cè)本網(wǎng)卡信息，另一方面按照 從無(wú)線網(wǎng)卡接入基站返回的ACK應(yīng)答信息，計(jì)算并記錄當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)卡 通信鏈路的誤碼率，為其后主工作網(wǎng)卡的選^^做準(zhǔn)備；
步驟203，根據(jù)是否收到ACK應(yīng)答信息執(zhí)行相應(yīng)程序是，則 執(zhí)行下一步操作;否，則執(zhí)行步驟201;
步驟204,計(jì)算并記錄當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈路的誤碼率；
步驟107,判斷是否所有無(wú)線網(wǎng)卡都已經(jīng)完成初始化設(shè)置是, 所有網(wǎng)卡都已完成初始化設(shè)置，則執(zhí)行步驟108;否，則變量N + 1， 選擇下一塊無(wú)線網(wǎng)卡執(zhí)行步驟103;
步驟108，當(dāng)該終端節(jié)點(diǎn)上所分配的無(wú)線網(wǎng)卡依次初始化完畢， 并得到其信道通信鏈路的誤碼率之后，即根據(jù)測(cè)得的誤碼率數(shù)據(jù)對(duì)所有網(wǎng)卡的信道通信質(zhì)量的進(jìn)行判斷比較；
步驟109,根據(jù)誤碼率數(shù)據(jù)比較所有網(wǎng)卡的信道通信質(zhì)量，選 擇其中信號(hào)質(zhì)量最好的一路作為當(dāng)前工作的主網(wǎng)卡使用，其余無(wú)線網(wǎng) 卡按照其測(cè)得的信號(hào)質(zhì)量的好壞，在終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中重 新排序，作為當(dāng)前主工作網(wǎng)卡的備份工作網(wǎng)卡。
如圖2所示為本發(fā)明終端節(jié)點(diǎn)與接入基站的通信過(guò)程流程圖，具 體包括如下步驟
步驟201,心跳信號(hào)定時(shí)器到時(shí)后，終端系統(tǒng)按照終端無(wú)線網(wǎng) 卡通信質(zhì)量隊(duì)列依次選擇其中的網(wǎng)卡N;
步驟202，向無(wú)線網(wǎng)卡接入基站(sink)發(fā)送一心跳信息，其 目的在于 一方面向無(wú)線網(wǎng)卡接入基站注冊(cè)本網(wǎng)卡信息，另一方面按 照從無(wú)線網(wǎng)卡接入基站返回的ACK應(yīng)答信息，計(jì)算并記錄當(dāng)前無(wú)線網(wǎng) 卡通信鏈路的誤碼率，為其后主工作網(wǎng)卡的選擇做準(zhǔn)備；
步驟203,根據(jù)是否收到ACK應(yīng)答信息執(zhí)行相應(yīng)程序是，則 執(zhí)行步驟204的操作；否，則執(zhí)行步驟201,如果在規(guī)定的時(shí)限及重 傳次數(shù)限制下還未能收到應(yīng)答信號(hào)，即把當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)卡放入終端無(wú)線 網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列隊(duì)尾，并標(biāo)記為故障網(wǎng)卡；
步驟204,計(jì)算并記錄當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈路的誤碼率，據(jù)此 插入終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中的適當(dāng)位置；
步驟205,判斷是否所有冗余網(wǎng)卡都經(jīng)過(guò)了心跳測(cè)試是，則 執(zhí)行下步驟206的操作；否，則變量N + 1,選擇下一塊無(wú)線網(wǎng)卡執(zhí) 行步驟201;
步驟:206，根據(jù)測(cè)得的誤碼率數(shù)據(jù)進(jìn)行信道通信質(zhì)量的判斷， 將通信鏈路切換到信號(hào)質(zhì)量最好的一路上，使其作為當(dāng)前工作的主網(wǎng) 卡使用，其余無(wú)線網(wǎng)卡按照其測(cè)得的信號(hào)質(zhì)量的好壞，在終端無(wú)線網(wǎng) 卡通信質(zhì)量隊(duì)列中重新排序，作為當(dāng)前主工作網(wǎng)卡的備^f分工作網(wǎng)卡；
步驟207，根據(jù)是否有數(shù)據(jù)發(fā)送的情況選擇具體操作方式是， 則執(zhí)行步驟208的操作；否，等待下一輪終端無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈路質(zhì)量 檢測(cè)，從第一塊網(wǎng)卡開始執(zhí)行步驟201;步驟208,有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)。
圖3所示為本發(fā)明基于終端節(jié)點(diǎn)多網(wǎng)卡的網(wǎng)卡及信道切換流程 圖，具體包括如下步驟
步驟401,數(shù)據(jù)包發(fā)送到數(shù)據(jù)鏈路層時(shí)，查看無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈 路監(jiān)測(cè)的情況；
步驟402,根據(jù)無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈路監(jiān)測(cè)情況，在無(wú)線網(wǎng)卡通信 質(zhì)量隊(duì)列中選擇通信質(zhì)量最好的網(wǎng)卡和信道進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無(wú)線網(wǎng)卡 的通信質(zhì)量由心跳測(cè)試結(jié)果得出；
步驟403,在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，根據(jù)鏈路故障出現(xiàn)與否，選擇 具體操作.'發(fā)生網(wǎng)卡鏈路故障，則立即在無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中選 擇下一組網(wǎng)卡進(jìn)行替換通信，執(zhí)行下一步操作；沒(méi)有發(fā)生鏈路故障， 則執(zhí)行下一步操作；
步驟404,根據(jù)是否有數(shù)據(jù)信息需要發(fā)送的請(qǐng)求，選擇具體操 作是，則執(zhí)行步驟405;否，則執(zhí)行步驟401;
步驟405，發(fā)送待發(fā)送的凄t據(jù)信息；
步驟406，根據(jù)是否收到ACK應(yīng)答信息，選擇具體操作是， 表示數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)送成功，結(jié)束操作；否，則重新發(fā)送數(shù)據(jù)信息，如果 已經(jīng)超過(guò)重傳次數(shù)，則結(jié)束操作。
圖4所示為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次模型示意圖，在傳統(tǒng)的無(wú)線 傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層中包括了信道切換層和鏈路狀 態(tài)監(jiān)測(cè)層子層。結(jié)合圖5所示數(shù)據(jù)鏈路層內(nèi)部的鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層、信 道切換層結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)流示意圖，鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層與物理層通訊。在終 端節(jié)點(diǎn)與接入基站進(jìn)行心跳測(cè)試中，鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層測(cè)量無(wú)線網(wǎng)卡的
通信鏈路的誤碼率(BER),將通信鏈路質(zhì)量情況提供給信道切換層； 信道切換層收到所述鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層測(cè)量的通信鏈路的誤碼率 (BER),更新無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列；完成更新后，將當(dāng)前通信鏈路 隊(duì)列頂部網(wǎng)卡的設(shè)備號(hào)提供給無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序，無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序 將該頂部網(wǎng)卡設(shè)置為主工作網(wǎng)卡。
權(quán)利要求
1、一種提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法，其特征在于該方法包括以下步驟在傳感器終端節(jié)點(diǎn)安裝多個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡，用于終端節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡冗余；終端節(jié)點(diǎn)所配備的冗余網(wǎng)卡數(shù)量，是由無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)終端在網(wǎng)絡(luò)中所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的權(quán)重決定，該終端上傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)重越大，分配的冗余網(wǎng)卡的數(shù)量越多；對(duì)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化設(shè)置，包括初始化網(wǎng)卡和初始化該終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，并指定所述網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中通信質(zhì)量最好的網(wǎng)卡為主工作網(wǎng)卡，其余的網(wǎng)卡作為備份工作網(wǎng)卡；定時(shí)更新終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，并根據(jù)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列進(jìn)行網(wǎng)卡切換，用于選擇通信質(zhì)量最好的網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；在終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列更新的間隔期內(nèi)，如果當(dāng)前主工作網(wǎng)卡通信不正常，則按照網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中通信質(zhì)量由高到低的順序切換到備份工作網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)重發(fā)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功。
2 、如權(quán)利要求1所述的提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法， 其特征還在于，對(duì)終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化設(shè)置包括如下步驟所述終端節(jié)點(diǎn)檢測(cè)無(wú)線網(wǎng)卡，按其端口地址分配基地址和注冊(cè) 中斷向量，識(shí)別網(wǎng)卡型號(hào)，并初始化該網(wǎng)卡的MAC控制器，PHY控制 器；該無(wú)線網(wǎng)卡向無(wú)線網(wǎng)卡接入基站注冊(cè)本網(wǎng)卡信息，無(wú)線網(wǎng)卡基 站向該無(wú)線網(wǎng)卡返回應(yīng)答信息，終端根據(jù)所述返回應(yīng)答信息計(jì)算并 記錄該無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈路的誤碼率；重復(fù)執(zhí)行上述步驟，直到該終端節(jié)點(diǎn)上所有無(wú)線網(wǎng)卡初始化完畢；終端節(jié)點(diǎn)根據(jù)記錄的無(wú)線網(wǎng)卡誤碼率數(shù)據(jù)進(jìn)行信道通信質(zhì)量的 排序，形成終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)壹隊(duì)列；指定所述網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中通信質(zhì)量最好的網(wǎng)卡為主工作網(wǎng) 卡，其余的網(wǎng)卡作為備份工作網(wǎng)卡。
3、 如權(quán)利要求l所述的提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法，其 特征還在于，所述定時(shí)更新終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，并根據(jù)網(wǎng) 卡通信質(zhì)量隊(duì)列進(jìn)行網(wǎng)卡切換的具體方式為所述終端節(jié)點(diǎn)設(shè)有心跳定時(shí)觸發(fā)器，當(dāng)心跳信號(hào)定時(shí)觸發(fā)器定 時(shí)溢出后，終端系統(tǒng)按照終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中的順序依次 選擇其隊(duì)列中的網(wǎng)卡進(jìn)行心跳測(cè)試，以便得到各網(wǎng)卡的通信鏈路質(zhì)量信息，所述心跳測(cè)試即終端系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)卡向接入基站發(fā)出心跳信 號(hào)；心跳信號(hào)由一組收發(fā)雙發(fā)都已知的數(shù)據(jù)序列構(gòu)成，當(dāng)心跳序列 由終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中的某一塊網(wǎng)卡發(fā)送到無(wú)線網(wǎng)卡接入 基站之后，即等待應(yīng)答信號(hào)，若在規(guī)定的時(shí)限及重傳次數(shù)限制下該 網(wǎng)卡還未能收到有效的應(yīng)答信號(hào)，即把當(dāng)前測(cè)試的無(wú)線網(wǎng)卡放入終 端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列隊(duì)尾，并標(biāo)記為故障網(wǎng)卡；若該網(wǎng)卡及時(shí) 收到應(yīng)答信號(hào)，即根據(jù)收到的應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行誤碼率計(jì)算評(píng)估，并根 據(jù)誤碼率獲得當(dāng)前無(wú)線網(wǎng)卡通信鏈路質(zhì)量，根據(jù)此網(wǎng)卡通信鏈路質(zhì) 量值的大小插入終端無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中的適當(dāng)位置；誤碼率 越小，鏈路通信質(zhì)量越好，則該網(wǎng)卡在通信質(zhì)量隊(duì)列排列位置越靠 前。并且終端根據(jù)隊(duì)列中的網(wǎng)卡通信質(zhì)量排序及時(shí)將當(dāng)前主工作網(wǎng) 卡切換到通信質(zhì)量最好的無(wú)線網(wǎng)卡上去。當(dāng)該終端所有無(wú)線網(wǎng)卡都 經(jīng)過(guò)心跳輪詢之后，即按照預(yù)先設(shè)定的心跳定時(shí)觸發(fā)器延時(shí)準(zhǔn)備下 一次心3兆測(cè)試。
4、 如權(quán)利要求3所述的提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法，其 特征還在于，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)置信道 切換層和鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層兩個(gè)子層，所述鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層與物理層 通訊，所述信道切換層與網(wǎng)絡(luò)層通訊，在終端節(jié)點(diǎn)與接入基站進(jìn)行心跳測(cè)試中，鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層測(cè)量無(wú)線網(wǎng)卡的通信鏈路的誤碼率，將通信鏈路質(zhì)量情況提供給信道切 換層；信道切換層收到所述鏈路狀態(tài)監(jiān)測(cè)層測(cè)量的通信鏈路的誤碼 率，更新無(wú)線網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列；完成更新后，將當(dāng)前通信鏈路隊(duì)列頂部網(wǎng)卡的設(shè)備號(hào)提供給無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序，無(wú)線網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序 將該頂部網(wǎng)卡設(shè)置為主工作網(wǎng)卡。
全文摘要
本發(fā)明涉及工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，它提供一種提高工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可靠性的方法，該方法包括在傳感器終端節(jié)點(diǎn)安裝多個(gè)無(wú)線網(wǎng)卡；對(duì)終端節(jié)點(diǎn)的所有網(wǎng)卡依次進(jìn)行初始化設(shè)置和初始生成該終端節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，所述網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中，通信質(zhì)量最好的網(wǎng)卡指定為當(dāng)前主工作網(wǎng)卡，其余的網(wǎng)卡作為該節(jié)點(diǎn)的備份工作網(wǎng)卡；定時(shí)更新終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列，并根據(jù)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列進(jìn)行網(wǎng)卡切換，用于選擇通信質(zhì)量最好的網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；在終端節(jié)點(diǎn)網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列更新的間隔期內(nèi)，如果當(dāng)前主工作網(wǎng)卡通信不正常，則按照網(wǎng)卡通信質(zhì)量隊(duì)列中通信質(zhì)量由高到低的順序切換到備份工作網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)重發(fā)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功。該方法提高了工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，降低控制系統(tǒng)的造價(jià)，特別適合環(huán)境惡劣的工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。
文檔編號(hào)H04L1/22GK101309135SQ20081004701
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者懌 王, 王芙蓉, 王銀鋒, 海 胡 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)