實(shí)現LED路燈網(wǎng)絡(luò )的智能監控

　　(2)參數包

　　圖3(b)所示，為LED路燈網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)上傳的參數包格式?？刂乒濣c(diǎn)可采用定時(shí)輪詢(xún)或即時(shí)查詢(xún)方式獲取網(wǎng)絡(luò )內各LED節點(diǎn)的狀態(tài)參數，如電流值、發(fā)光亮度值等，各LED節點(diǎn)只有在接到讀取參數的命令后才會(huì )向控制節點(diǎn)發(fā)送參數包。參數包各字段定義如下：

　　包類(lèi)型：為2;

　　源地址：為上傳參數LED節點(diǎn)的地址;

　　包序列號：為上傳參數LED節點(diǎn)發(fā)出的參數包編號;

　　接力模式：由于只有在節點(diǎn)收到讀取狀態(tài)參數命令后才會(huì )發(fā)送參數包，因此，參數包的接力模式由命令包的接力模式確定;

　　狀態(tài)標志：為0，表示對應LED節點(diǎn)無(wú)故障;為1，表示對應節點(diǎn)有故障;為2，表示對應節點(diǎn)及后繼節點(diǎn)有故障;

　　狀態(tài)參數1-3：為L(cháng)ED節點(diǎn)的有關(guān)參數，如電流值、電壓值以及LED的發(fā)光亮度值等。

　　(3)應答確認包

　　圖3(c)所示，為應答確認包格式。為了實(shí)現可靠傳輸，每個(gè)節點(diǎn)在收到命令包或參數包后需要發(fā)送應答確認信息包。如果信息包的發(fā)送(轉發(fā))方在設定的時(shí)間內沒(méi)有收到應答確認包，則會(huì )啟動(dòng)對該信息包的重新發(fā)送。應答確認包各字段的數值定義如下：

　　包類(lèi)型：為3;

　　節點(diǎn)地址：發(fā)出確認應答包節點(diǎn)的地址。

　　確認類(lèi)型：收到信息包的包類(lèi)型;

　　確認號：為節點(diǎn)收到信息包的包序列號;

　　2.2網(wǎng)絡(luò )路由協(xié)議

　　LED路燈傳感網(wǎng)絡(luò )路由協(xié)議的核心是各節點(diǎn)對信息包的轉發(fā)機制。由于每一個(gè)節點(diǎn)的信號覆蓋范圍有限，其信息只能向鄰近的節點(diǎn)發(fā)送，如要將信息送往遠處節點(diǎn)則只能依賴(lài)中間節點(diǎn)的多次轉發(fā)。根據前述1.2定義的條件，節點(diǎn)轉發(fā)信息包可以分為三種模式，即單跳接力模式，雙跳接力模式和變跳接力模式，各LED節點(diǎn)將根據信息包中接力模式字段的定義進(jìn)行選擇。

　　2.2.1單跳接力模式

　　圖2(a)所示，為單跳接力模式的拓撲結構圖。它是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的轉發(fā)模式，要求每個(gè)節點(diǎn)無(wú)線(xiàn)信號覆蓋的半徑范圍大于節點(diǎn)間距L即可，信息包只需往鄰近的前驅節點(diǎn)或后繼節點(diǎn)轉發(fā)。在這種模式下，節點(diǎn)處理收到信息包的方法如下：

　?、俟濣c(diǎn)接收一個(gè)命令包(如圖3(a))后，向前驅節點(diǎn)發(fā)送接收確認應答包;將命令包中的跳數減1;比較節點(diǎn)自身地址(NA)與命令包中目標地址的大小，相等則執行包中的命令且無(wú)須轉發(fā)命令包，不等則向后繼節點(diǎn)轉發(fā)該包;如果是廣播命令(目標地址值為0xffff)，既在本節點(diǎn)執行該命令同時(shí)也向后繼節點(diǎn)轉發(fā)該命令包。轉發(fā)時(shí)的路由地址為：NA+1.當命令包傳送到網(wǎng)絡(luò )中的最后一個(gè)LED節點(diǎn)時(shí)，跳數減1后將為0，包將不再被轉發(fā)。

　?、诠濣c(diǎn)接收到參數包(如圖3(b))后，只需向后繼節點(diǎn)發(fā)送接收確認包和向前驅節點(diǎn)轉發(fā)，轉發(fā)參數包的路由地址為：NA-1.

　?、酃濣c(diǎn)收到命令包或參數包后，必須發(fā)送接收確認包(如圖3(c))，當收到命令包時(shí)，確認類(lèi)型值為1，發(fā)送應答確認包的路由地址為NA-1;當收到參數包時(shí)確認類(lèi)型值為2，發(fā)送應答確認包的路由地址為NA+1.

　　2.2.2雙跳接力模式

　　圖2(b)所示，為雙跳接力模式的拓撲結構圖。這種模式要求每一個(gè)節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)信號覆蓋半徑范圍≥2L.從圖2可知，雙跳接力模式每次跨越兩個(gè)節點(diǎn)，傳送信息包到指定節點(diǎn)的轉發(fā)次數比單跳接力模式要少一半，因此其傳送時(shí)延也要小。在雙跳接力模式下，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò )所有LED節點(diǎn)按照其地址值的奇偶性分成2個(gè)接力鏈，即奇地址節點(diǎn)鏈和偶地址節點(diǎn)鏈?？刂乒濣c(diǎn)發(fā)送廣播命令時(shí)，需要針對奇地址節點(diǎn)鏈和偶地址節點(diǎn)鏈分別發(fā)送，命令信息包分別在奇地址節點(diǎn)鏈和偶地址節點(diǎn)鏈上同時(shí)傳播。在雙跳接力模式下，節點(diǎn)處理收到信息包的方法如下：

　?、俟濣c(diǎn)接收到命令包后的處理方法與單跳接力模式基本相同，但包轉發(fā)時(shí)的路由地址變?yōu)椋篘A+2.

　?、谕瑯庸濣c(diǎn)接收到數據包后的處理方法也與單跳接力模式基本相同，只是在包轉發(fā)時(shí)的路由地址變?yōu)椋篘A-2.

　?、酃濣c(diǎn)收到命令包或參數包后，必須發(fā)送接收確認包，當收到命令包時(shí)，確認類(lèi)型值為1，發(fā)送應答確認包的路由地址為NA-2;當收到參數包時(shí)確認類(lèi)型值為2，發(fā)送應答確認包的路由地址為NA+2.

　　無(wú)論是單跳接力模式還是雙跳接力模式，節點(diǎn)發(fā)送命令信息包或參數信息包后，在規定的時(shí)間內未收到確認信息包，則需要重發(fā)，重發(fā)次數一般不超過(guò)3次。

　　2.2.3變跳接力模式

　　變跳接力模式實(shí)際上是單跳接力模式和雙跳接力模式的一種補充，主要用于下一跳節點(diǎn)出現通信故障時(shí)。在單跳接力模式或雙跳接力模式工作時(shí)，如果在多次重發(fā)后仍收不到下一跳節點(diǎn)的應答確認信息包，說(shuō)明下一跳節點(diǎn)出現了通信故障。這時(shí)通過(guò)改變接力模式，由單跳變雙跳或者由雙跳變單跳可以繞開(kāi)下一跳有通信故障的節點(diǎn)，繼續信息包的接力傳送。同時(shí)，將故障節點(diǎn)的相關(guān)信息反饋到控制節點(diǎn)。變跳接力模式要求每一個(gè)節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)信號覆蓋半徑范圍≥2L.變跳接力模式分為兩種情況：

　　(1)初始傳送為單跳接力模式

　　設LED節點(diǎn)i的地址為NAi，當LED節點(diǎn)i以單跳模式轉發(fā)命令包(或參數包)時(shí)，即使重發(fā)，仍然收不到LED節點(diǎn)i+1(或i-1)的確認包，于是斷定下一跳節點(diǎn)出現故障。這時(shí)如果傳送的是命令包則從①開(kāi)始執行，如果傳送的是參數包則執行②，因為故障節點(diǎn)在傳命令包時(shí)已遇上，傳送參數包時(shí)遇故障節點(diǎn)無(wú)須重復報告故障信息。

　?、貺ED節點(diǎn)i向控制節點(diǎn)報告故障節點(diǎn)信息。此時(shí)，節點(diǎn)i向控制節點(diǎn)發(fā)送參數包，包的狀態(tài)參數置為1，源地址為故障節點(diǎn)的地址，即NAi+1，發(fā)送參數包的路由地址為NAi-1.

　?、诟淖兘恿δＪ綖殡p跳模式，將信息包轉發(fā)給節點(diǎn)i+2(或i-2)，以繞開(kāi)故障節點(diǎn)，路由地址為NAi+2(或NAi-2)，若能收到應答確認包，則本節點(diǎn)轉發(fā)完成，否則說(shuō)明遇上了兩個(gè)或兩個(gè)以上連續故障節點(diǎn)，需繼續執行③。

　?、廴绻藭r(shí)傳送的是命令包，則LED節點(diǎn)i需向控制節點(diǎn)報告故障節點(diǎn)狀態(tài)信息，狀態(tài)參數包的狀態(tài)標志置為2，源地址為故障節點(diǎn)的地址，即NAi+2，發(fā)送參數包的路由地址為NAi-1.隨后，轉發(fā)中止。

　　(2)初始傳送為雙跳接力模式

　　當LED節點(diǎn)i(地址為NAi)欲以雙跳接力模式轉發(fā)命令包(或參數包)時(shí)，必須對包進(jìn)行分析，根據接力模式字段的值為2或3，可以判定當前為偶地址鏈或奇地址鏈接力模式。當NAi的值為奇數，跳變模式為奇鏈，或者NAi的值為偶數，跳變模式為偶鏈時(shí)，執行如下步驟①;當NAi的值為奇數，跳變模式為偶鏈，或者NAi的值為偶數，跳變模式為奇鏈時(shí)，執行如下步驟②;

　?、俟濣c(diǎn)i以雙跳接力模式轉發(fā)命令包(或參數包)，路由地址為NAi+2(或NAi-2)，如果收不到應答確認，則下一跳節點(diǎn)出現故障。如果這時(shí)轉發(fā)的是命令包，則需向控制節點(diǎn)報告故障，往其前驅節點(diǎn)i-2發(fā)送故障信息參數包，路由地址為NAi-2，故障信息參數包的源地址(即故障節點(diǎn)的地址)為NAi+2，狀態(tài)標志為1.同時(shí)，改用單跳接力模式將信息包轉發(fā)給節點(diǎn)i+1(或i-1)，以繞開(kāi)故障節點(diǎn)，轉發(fā)的路由地址為NAi+1(或NAi-1);若能收到確認包，則本節點(diǎn)轉發(fā)完成，否則執行③;

　?、诠濣c(diǎn)i改為單跳接力模式轉發(fā)命令包(或參數包)，路由地址為NAi+1(或NAi-1)，若能收到確認包，則本節點(diǎn)轉發(fā)完成，否則，再改用雙跳接力模式轉發(fā)，將信息包轉發(fā)給節點(diǎn)i+2(或i-2)，以繞開(kāi)故障節點(diǎn)，轉發(fā)的路由地址為NAi+2(或NAi-2);若能收到確認包，則本節點(diǎn)轉發(fā)完成，否則執行③;

　?、壅f(shuō)明遇上了兩個(gè)或兩個(gè)以上連續故障節點(diǎn)，LED節點(diǎn)i需向控制節點(diǎn)報告故障節點(diǎn)信息。此時(shí)，節點(diǎn)i向控制節點(diǎn)發(fā)送故障參數包的狀態(tài)標志為2，源地址為故障節點(diǎn)的地址，即NAi+1，發(fā)送參數包，路由地址為NAi-1.隨后轉發(fā)中止。

　　上述變跳接力模式能解決分散的單個(gè)通信故障節點(diǎn)接力傳送問(wèn)題。但當網(wǎng)絡(luò )中出現連續2個(gè)或2個(gè)以上通信故障節點(diǎn)時(shí)，則只能報告故障節點(diǎn)位置而不能再繼續接力傳送。若要解決連續多故障節點(diǎn)的問(wèn)題，既需要改變接力算法，也需要各節點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)信號覆蓋半徑范圍更大。