一種基于工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的路由和資源分配算法

由于網(wǎng)絡(luò )的樹(shù)型結構需要通過(guò)數據報文被不斷傳播，本協(xié)議還設計了一種具有針對性的樹(shù)型結構線(xiàn)性存儲方式。該存儲方式結構清晰，所占空間較小，便于節點(diǎn)設備在本地存儲自己的子樹(shù)結構，以及將自己的子樹(shù)結構以數據報文的形式發(fā)送出去。其數據格式如圖3所示，數據舉例部分依據圖1的網(wǎng)絡(luò )結構，根節點(diǎn)的ID為13，其余節點(diǎn)的ID以字母順序編號。當一個(gè)子節點(diǎn)接收到其所有子節點(diǎn)發(fā)送的“子樹(shù)報告”數據包后，它應組織一個(gè)包含自己所有子樹(shù)的“子樹(shù)報告”數據包發(fā)送給父節點(diǎn)。

3 基于工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的通信資源分配算法
3.1 信道與時(shí)隙的分配原則
由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的通信特點(diǎn)，不同設備在相互通信時(shí)存在干擾。要想同時(shí)通信，相鄰層之間不可分配相同的信道。對于信道的分配，可以設置n層作為一個(gè)信道重復周期。假設n=3，如圖4所示，Root節點(diǎn)與第1代通信使用ch1信道，第1代與第2代通信使用ch2信道，第2代與第3代通信使用ch3信道，第3代與第4代通信可以重復使用ch1信道，如此循環(huán)。
由于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )中的節點(diǎn)一般只裝備一套射頻裝置，所以節點(diǎn)之間進(jìn)行單播通信時(shí)需要分時(shí)。
父節點(diǎn)可以向所有子節點(diǎn)發(fā)送廣播報文，例如：時(shí)間同步報文、數據查詢(xún)報文等。如果不同父節點(diǎn)發(fā)送的廣播報文覆蓋范圍重合，子節點(diǎn)在接收時(shí)就存在干擾，需要分時(shí)。如圖4所示，節點(diǎn)1的廣播范圍覆蓋節點(diǎn)4、5，節點(diǎn)2的廣播范圍覆蓋節點(diǎn)6，則節點(diǎn)5和節點(diǎn)6不能同時(shí)接收父節點(diǎn)發(fā)送的廣播報文。在家族樹(shù)結構中，需要分時(shí)通信的情況還包括：父節點(diǎn)相同的節點(diǎn)在與其父節點(diǎn)通信時(shí)，需要分時(shí)；存在干擾的堂兄弟節點(diǎn)在與其父節點(diǎn)通信時(shí)，需要分時(shí)。

3.2 通信資源的分配算法

若同一代的節點(diǎn)發(fā)送廣播報文的覆蓋范圍都重合，并且堂兄弟節點(diǎn)在與其父節點(diǎn)通信時(shí)均存在干擾，以圖4的拓撲結構為例，資源的分配結果如圖5(a)所示；若同一代的節點(diǎn)發(fā)送廣播報文的覆蓋范圍都重合，而堂兄弟節點(diǎn)在與其父節點(diǎn)通信時(shí)均不存在干擾，以圖4的拓撲結構為例，資源的分配結果如圖5(b)所示。