專利名稱：一種工業(yè)信息走廊的無線通信方式的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別涉及高壓輸電線路通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式，網(wǎng)絡(luò)同步，無線資源分配，路由算法，網(wǎng)絡(luò)容錯。
背景技術(shù)：
電力傳輸網(wǎng)是電網(wǎng)中的核心網(wǎng)絡(luò)，由于我國地域遼闊，在很多地區(qū)采用的是高壓和超高壓的方式進行傳輸，其工作環(huán)境大多在人煙稀少的地方，如山區(qū)，偏遠農(nóng)村等，這導(dǎo)致設(shè)備的后期維護和故障檢測不易實現(xiàn)，對設(shè)備的故障檢測功能提出了一定的要求；同時由于電力調(diào)度，控制等業(yè)務(wù)的特殊性，需要網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r傳輸傳遞這類信息，對網(wǎng)絡(luò)的同步性能提出了一定的要求。在當(dāng)前的電力網(wǎng)絡(luò)中以光纖復(fù)合架空地線為傳輸媒介，已建立了一個以光網(wǎng)絡(luò)作為骨干通信網(wǎng)，以通用分組無線服務(wù)技術(shù)作為無線輔助的通信系統(tǒng)，以實現(xiàn)對輸電線路中的一些節(jié)點進行覆蓋。但是在這種解決方案中，光網(wǎng)絡(luò)是僅用于遠端設(shè)備的接入，但是由于電網(wǎng)自動化終端數(shù)量和分布的特點決定了傳統(tǒng)點到點的光纖通信方式在輸電網(wǎng)中并不適用。同時，通用分組無線服務(wù)技術(shù)是個人通信網(wǎng)絡(luò)，無法滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)對所傳輸?shù)男畔踩缘囊螅矡o法滿足對各種特定的工業(yè)應(yīng)用環(huán)境下的特殊業(yè)務(wù)需求，例如電力通信中的IEC61850與IEC61970標(biāo)準(zhǔn)所定義的業(yè)務(wù)的需求，如帶寬，實時性等；當(dāng)鏈路出現(xiàn)故障時，它不能自動維護。綜上所述，當(dāng)前的電力系統(tǒng)所采用的通信網(wǎng)絡(luò)無法滿足電力通信的需求，需要建立一種能夠支持特定工業(yè)環(huán)境中的通信業(yè)務(wù)，例如電力通信中的IEC61850與IEC61970標(biāo)準(zhǔn)所定義的業(yè)務(wù)，能提供足夠的可靠性以滿足多個用戶的，便于維護的網(wǎng)絡(luò)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在信息節(jié)點在地理上呈線狀分布的情況下，組建能夠有效覆蓋信息節(jié)點的工業(yè)信息走廊，該工業(yè)信息走廊是能夠支持實時業(yè)務(wù)的，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備故障自檢測的通信網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為建立以無線Mesh網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)， 能有效與光網(wǎng)絡(luò)，公用陸地移動網(wǎng)等的骨干網(wǎng)接入，并構(gòu)成緊耦合的工業(yè)信息走廊，其無線 Mesh網(wǎng)絡(luò)的通信設(shè)備位于每一個輸電節(jié)點處，一些節(jié)點能夠接入光網(wǎng)絡(luò)，整個無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中有一部分節(jié)點能夠接入公用陸地移動網(wǎng)，即PLMN網(wǎng)絡(luò)，同時無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中的一些節(jié)點含有全球定位系統(tǒng)，GPS或北斗的模塊。其特征在于使用無線Mesh網(wǎng)絡(luò)從各個節(jié)點收集信息，通過光網(wǎng)絡(luò)或公用陸地移動網(wǎng)將信息傳遞給控制中心，其中業(yè)務(wù)骨干網(wǎng)以光網(wǎng)絡(luò)為主，以公用陸地移動網(wǎng)為輔。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持承載業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量約束下的路由規(guī)劃和業(yè)務(wù)過濾功能。包括以下步驟A 在線狀地理分布的通信節(jié)點，組建物理拓撲上多回路，邏輯拓撲上以基本服務(wù)集BSS，獨立基本服務(wù)集IBSS，分布式系統(tǒng)DS所構(gòu)成的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)的容錯能力。B 在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，采用多接口多信道技術(shù)實現(xiàn)同物理線路段的信道隔離；在保證無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點連通性的情況下，給每個節(jié)點的每個接口分配一個獨立信道，抑制相鄰節(jié)點在通信時所產(chǎn)生的信道之間干擾。C:實現(xiàn)整個無線網(wǎng)絡(luò)的同步，骨干網(wǎng)為時鐘基準(zhǔn)，輔助以外基準(zhǔn)時鐘和測距信息， 同步樹以骨干網(wǎng)關(guān)口節(jié)點為同步樹根節(jié)點，以最少級數(shù)為原則動態(tài)構(gòu)成，實現(xiàn)混合同步。D 實現(xiàn)業(yè)務(wù)質(zhì)量約束下的多上行端口路由規(guī)劃，實現(xiàn)全網(wǎng)的流量均衡，在節(jié)點內(nèi)部采用區(qū)分服務(wù)的業(yè)務(wù)調(diào)度機制，根據(jù)跳數(shù)動態(tài)調(diào)整承載業(yè)務(wù)在多跳傳輸中的優(yōu)先級，支持對IEC61850，IEC61970, IEC60870, DL/T645標(biāo)準(zhǔn)所定義的電力業(yè)務(wù)信息的過濾。E 實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)路由容錯，鏈路容錯和端口容錯，實現(xiàn)檢測鏈路和端口故障，采用動態(tài)路由、備份鏈路和備份端口自主式切換，也支持通過網(wǎng)管配置實現(xiàn)主動式切換。所述步驟A中無線設(shè)備的地理分布是線狀的，節(jié)點組成一個拓撲邏輯上多回路， 包括線狀，環(huán)狀和網(wǎng)狀的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點能夠接入光網(wǎng)絡(luò)，也有部分節(jié)點能夠接入公用陸地移動網(wǎng)絡(luò)，也有部分節(jié)點能夠獲取GPS或者北斗網(wǎng)絡(luò)中的時鐘信息。所述步驟A中所述的通信網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸上面是分3個平面，其中無線Mesh網(wǎng)絡(luò)平面用于將各個數(shù)據(jù)的匯聚到關(guān)口節(jié)點，關(guān)口節(jié)點將信息傳輸?shù)焦歉删W(wǎng)，即光網(wǎng)絡(luò)或者是公用陸地移動網(wǎng)絡(luò)，公用陸地移動網(wǎng)絡(luò)作為光網(wǎng)絡(luò)的備份，在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)斷開與光網(wǎng)絡(luò)的連接時被啟用。所述步驟A中不同節(jié)點之間的在邏輯上構(gòu)成樹狀拓撲，形成以IBSS和BSS為基本單元的擴展服務(wù)集ESS，其中PLMN網(wǎng)絡(luò)和光網(wǎng)絡(luò)均是邏輯上的DS ；每一個節(jié)點在邏輯上由兩個獨立的通信模塊，這兩個獨立的通信模塊之間由DS域相連接。所述步驟B中給定無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中可用的獨立信道數(shù)目以及節(jié)點的端口數(shù)目； 節(jié)點的每個端口均使用不同的信道，以減小與其他節(jié)點的通信干擾，在一個節(jié)點干擾域內(nèi)的其他節(jié)點不能使用相同的信道。所述步驟B中一個節(jié)點的干擾域大于通信域；信道分配的原則是，最大限度的利用給定的信道數(shù)目以及端口數(shù)目，使得在一個節(jié)點的干擾域內(nèi)，互相通信的兩個節(jié)點不會產(chǎn)生干擾。所述步驟C中根據(jù)最少級數(shù)的原則生成同步樹，同步樹中越靠近樹根的節(jié)點的時鐘等級越高；同步時，樹根節(jié)點先從其他網(wǎng)絡(luò)如光網(wǎng)絡(luò)，GPS網(wǎng)絡(luò)或北斗等網(wǎng)絡(luò)中提取出時鐘信息，然后將獲得的時鐘信息采用主從的方式，擴散至整個同步樹，其中的GPS網(wǎng)絡(luò)或北斗網(wǎng)絡(luò)是作為光網(wǎng)絡(luò)的備份。所述步驟C中主站周期性地向從站發(fā)送含有時間戳的信標(biāo)幀，從站從信標(biāo)幀中提取出時間信息，并結(jié)合測距信息對自己的時鐘進行處理，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的時鐘同步。所述步驟C中節(jié)點內(nèi)的不同通信模塊從多個同步源中選取出最優(yōu)的同步源，實現(xiàn)一個節(jié)點內(nèi)部的兩個通信模塊之間的同步，完成無線與有線的混合同步。所述步驟D中采用業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量評價指標(biāo)衡量鏈路性能，根據(jù)該指標(biāo)計算到達關(guān)口節(jié)點的最優(yōu)路徑樹；網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點根據(jù)不同業(yè)務(wù)流對業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的需求為業(yè)務(wù)分配合適的路徑，實現(xiàn)各個整個網(wǎng)絡(luò)的流量均衡。所述步驟D中節(jié)點的鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫周期性更新，每次更新后，節(jié)點重新計算業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量約束下的最優(yōu)路徑樹；另外，當(dāng)無線Mesh網(wǎng)與光網(wǎng)絡(luò)的連接全部斷開時，啟用與公用陸地移動網(wǎng)絡(luò)連接的節(jié)點作為關(guān)口節(jié)點，節(jié)點重新計算到達各關(guān)口節(jié)點的最優(yōu)路徑樹。所述步驟D中提供對特定應(yīng)用環(huán)境下的業(yè)務(wù)的解析，如電力系統(tǒng)中的IEC61850， IEC61970，IEC60870，DL/T645標(biāo)準(zhǔn)定義的業(yè)務(wù)，采用特定的優(yōu)先級控制策略，通過動態(tài)控制不同業(yè)務(wù)在傳輸過程中的優(yōu)先級，保障業(yè)務(wù)的實時性。所述步驟E中根據(jù)網(wǎng)管系統(tǒng)對設(shè)備的配置，對網(wǎng)絡(luò)進行主動切換，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)防性容錯。所述步驟E中根據(jù)鏈路狀態(tài)信息，判斷出鏈路的故障信息和節(jié)點的故障信息，并及時改變網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息，重新選擇路徑，實現(xiàn)路徑容錯。所述步驟E中根據(jù)對設(shè)備的端口和鏈路的檢測，在設(shè)備的某個端口或者與節(jié)點相連接的某條鏈路發(fā)生故障的時候，實現(xiàn)對鏈路和端口的倒換，提高網(wǎng)絡(luò)的容錯能力。本發(fā)明的有益效果是提供了一種適用于工業(yè)信息走廊的無線通信方式，組建了無線Mesh網(wǎng)，實現(xiàn)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)對光網(wǎng)絡(luò)或公用陸地移動網(wǎng)絡(luò)的接入；增強設(shè)備對故障和鏈路的檢測，提高了網(wǎng)絡(luò)的容錯能力，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性；實現(xiàn)無線Mesh網(wǎng)的同步，支持實時業(yè)務(wù)；提供了對特殊工業(yè)環(huán)境下的業(yè)務(wù)解析功能；實現(xiàn)負載均衡，有效利用網(wǎng)絡(luò)資源。


圖1為無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式及無線網(wǎng)絡(luò)與其他網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系圖2為無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的物理拓撲圖3為無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓撲圖4為干擾域與通信域的模型圖5為無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的最終信道分配6為網(wǎng)絡(luò)正常時部分鏈路狀態(tài)7為以節(jié)點11為例的正常情況下的時延最優(yōu)路徑樹圖8為以節(jié)點11為例的正常情況下的可用帶寬最優(yōu)路徑樹圖9為網(wǎng)絡(luò)正常時的同步樹圖10為無線Mesh網(wǎng)斷開與光網(wǎng)絡(luò)的全部連接時的同步樹圖11為主從方式進行時鐘同步時的信標(biāo)幀發(fā)送
具體實施方案下面根據(jù)附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明本發(fā)明的基本思路如下在線狀地理分布的通信節(jié)點，組建物理拓撲上多回路，邏輯拓撲上以基本服務(wù)集 BSS，獨立基本服務(wù)集IBSS，分布式系統(tǒng)DS所構(gòu)成的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)的容錯能力。無線通信節(jié)點形成多回路的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中有能夠與光網(wǎng)絡(luò)，公用陸地移動網(wǎng)絡(luò)，GPS網(wǎng)絡(luò)，北斗網(wǎng)絡(luò)進行通信的節(jié)點，這些節(jié)點可以在一個節(jié)點上，也能存在于不同的節(jié)點上，如圖1所示，其中，節(jié)點1、7、16接入了光網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點3、10、15均接入了公用陸地移動網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點8、14均帶有GPS或者北斗模塊，其余的節(jié)點是普通的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。這樣所形成的網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)平面上分3個層次，其中無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的功能是將各個節(jié)點收集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦饩W(wǎng)絡(luò)，若是無線Mesh網(wǎng)絡(luò)斷開了與光網(wǎng)絡(luò)之間的連接，則將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦藐懙匾苿泳W(wǎng)絡(luò)。在該無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點1，2，3構(gòu)成了線狀的拓撲，節(jié)點3，4，5，6構(gòu)成環(huán)狀拓撲，節(jié)點6,7,8,9,10，11，12，13，14構(gòu)成Mesh拓撲，節(jié)點15，16，17，18構(gòu)成環(huán)狀網(wǎng)絡(luò)，如圖
2所示。從邏輯上看，該無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一個分級的樹狀拓撲，如圖3為所有節(jié)點正常工作的情況下的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓撲結(jié)構(gòu)，在該圖中，節(jié)點1和節(jié)點2，節(jié)點2和節(jié)點3， 節(jié)點13和節(jié)點15，節(jié)點17和節(jié)點18分別構(gòu)成了 IBSS ；節(jié)點4，5，6，8構(gòu)成了一個BSS，其中接入點(Access Point, AP)是節(jié)點6 ；節(jié)點9，10，11構(gòu)成了一個BSS，其中AP是節(jié)點9 ； 節(jié)點6，7，9構(gòu)成了一個BSS，其中AP是節(jié)點7 ；節(jié)點12，13，14構(gòu)成了一個BSS，其中AP是節(jié)點14 ；節(jié)點14，16，18構(gòu)成了一個BSS，其中AP是節(jié)點16，而節(jié)點1，7，16之間通過DS構(gòu)成一個ESS，這里的DS為光網(wǎng)絡(luò)；而在上述的IBSS，BSS之間均通過DS相連接，構(gòu)成了不同層次的ESS。在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，采用多接口多信道技術(shù)實現(xiàn)同物理線路段的信道隔離；在保證無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點連通性的情況下，給每個節(jié)點的每個接口分配一個獨立信道，抑制相鄰節(jié)點在通信時所產(chǎn)生的信道之間干擾。組成物理拓撲后需要對無線資源進行分配，本發(fā)明以使用3組獨立信道為例，對圖1中的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)進行信道分配。定義的通信節(jié)點的通信域和干擾域的模型如圖4所示，以8個節(jié)點為例，使用不同的線形表示不同的信道。對于其中的任意一個節(jié)點，較小的橢圓環(huán)表示該節(jié)點的通信域，較大的橢圓環(huán)表示該節(jié)點的干擾域。在圖1所示的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，所有的節(jié)點中的兩個背靠背的邏輯通信模塊均使用定向的天線，不同定向天線的覆蓋范圍因地理環(huán)境不同而不同，即是一個節(jié)點擁有兩個無線通信接口。節(jié)點1與節(jié)點2之間的鏈路可以使用三組信道中的任意兩組進行通信，在這里假定分配第一組和第二組給節(jié)點1與節(jié)點2之間的鏈路。由于節(jié)點2位于節(jié)點1的干擾域內(nèi)， 因此節(jié)點2和節(jié)點3進行通信時不能使用第一組和第二組信道，只能使用第三組信道進行無干擾的通信。之后節(jié)點3與節(jié)點4，節(jié)點3與節(jié)點5之間的通信使用同一個接口，為此，可以從第一組和第二組信道中選擇一組進行無干擾的通信，在這里假定使用第一組信道。節(jié)點6僅有2個接口，因此給節(jié)點6的四條鏈路分配信道時，節(jié)點4與節(jié)點6、節(jié)點 5與節(jié)點6之間的信道相同，節(jié)點6與節(jié)點8、節(jié)點6與節(jié)點7之間的信道相同。假定節(jié)點 4與節(jié)點6，節(jié)點5與節(jié)點6之間使用第二組信道，節(jié)點6與節(jié)點8、節(jié)點6與節(jié)點7之間可以從第一組和第三組信道中任意選一組進行通信，假定選擇第三組信道進行通信。按照上述方法，分別給節(jié)點7-18之間的鏈路分配信道。最終得到的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的信道分配結(jié)果如圖5所示。實現(xiàn)業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量約束下的多上行端口路由規(guī)劃，實現(xiàn)全網(wǎng)的流量均衡，在節(jié)點內(nèi)部采用區(qū)分服務(wù)的業(yè)務(wù)調(diào)度機制，通過跳數(shù)計數(shù)動態(tài)調(diào)整承載業(yè)務(wù)在多跳傳輸中的優(yōu)先級，支持對IEC61850，IEC61970, IEC60870, DL/T645標(biāo)準(zhǔn)所定義的電力業(yè)務(wù)信息的過濾。
節(jié)點通過發(fā)送hello報文得到全網(wǎng)的鏈路狀態(tài)信息，并根據(jù)該鏈路狀態(tài)數(shù)據(jù)庫計算出最優(yōu)路徑樹。正常情況下，與光網(wǎng)絡(luò)相連接的節(jié)點作為關(guān)口節(jié)點，當(dāng)無線Mesh網(wǎng)絡(luò)斷開了與光網(wǎng)絡(luò)的連接時，則啟用無線Mesh網(wǎng)與公用陸地移動網(wǎng)絡(luò)相連接的節(jié)點作為關(guān)口節(jié)點。節(jié)點通過最優(yōu)路徑樹為不同業(yè)務(wù)動態(tài)分配路徑，實現(xiàn)負載均衡。如圖6所示，以使用光網(wǎng)絡(luò)作為骨干網(wǎng)絡(luò)時的節(jié)點11為例，采用時延和可用帶寬作為鏈路的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量指標(biāo)(鏈路的上的值代表時延和可用帶寬，如鏈路(6，8)上的值為1/4，則表示該鏈路的時延為1，可用帶寬為4)，則通過計算得到，節(jié)點11到達關(guān)口 7和16的時延最優(yōu)路徑樹如圖 7所示，可用帶寬最優(yōu)路徑樹如圖8所示。由圖7和圖8可知時延Dpath(11,7) = D(11,9)+D(9,7) = 3+2 = 5，時延Dpath(11,6) = D(11,3)+D(13,⑵+D(12,14)+D(14,16) = 1+1+3+2 = 7，可用帶寬^jathaii7) =min{B(11,9)，B(9,7)} =min{3，2} = 2，可用帶寬Bpathai,16) = min (Baia3), Ba3jl4)' B(14j16)} =min{3，3，4} =3由此，Dpathm,7)< Dpath(11,16)，Bpath(11,7) < Bpathm,16)將所有從節(jié)點 11 發(fā)出的對時延敏感的業(yè)務(wù)通過節(jié)點7到達光網(wǎng)絡(luò)，對帶寬敏感的業(yè)務(wù)通過節(jié)點16到達光網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的均衡傳輸。由于在節(jié)點內(nèi)部，每個節(jié)點的業(yè)務(wù)除了本節(jié)點需要發(fā)送的業(yè)務(wù)外，還包括轉(zhuǎn)發(fā)其它節(jié)點的業(yè)務(wù)。而網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點中的控制類業(yè)務(wù)對時延可靠性要求最高，監(jiān)控視頻類業(yè)務(wù)對帶寬要求高，對時延可靠性要求較高，一般的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)如集抄數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)要求可靠性高，對實時性要求不是很嚴格，為此在調(diào)度時首先根據(jù)不同業(yè)務(wù)對時延的敏感性程度分為不同的優(yōu)先級，其中控制類業(yè)務(wù)優(yōu)先級最高，其次為監(jiān)控視頻類業(yè)務(wù)，一般的集抄數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)優(yōu)先級最低，上述三種業(yè)務(wù)初始優(yōu)先級分別對應(yīng)權(quán)值2，1，0。由于在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點業(yè)務(wù)的轉(zhuǎn)發(fā)會造成一定的時延，因此對于控制類業(yè)務(wù)和監(jiān)控視頻類業(yè)務(wù)，其在Mesh網(wǎng)絡(luò)中每經(jīng)過一跳，優(yōu)其先級權(quán)值也相應(yīng)加1，對于一般的集抄數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級權(quán)值不變。這樣節(jié)點根據(jù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級權(quán)值和業(yè)務(wù)最大可容忍時延限制進行調(diào)度，先對優(yōu)先級權(quán)值最大的業(yè)務(wù)進行調(diào)度，當(dāng)權(quán)值相同時，根據(jù)業(yè)務(wù)最大可容忍時延限制不同，優(yōu)先調(diào)度最早到達截止期限的分組業(yè)務(wù)，以保障業(yè)務(wù)的實時性要求。實現(xiàn)整個無線網(wǎng)絡(luò)的同步，骨干網(wǎng)為時鐘基準(zhǔn)，輔助以外基準(zhǔn)時鐘和測距信息，同步樹以骨干網(wǎng)關(guān)口節(jié)點為同步樹根節(jié)點，以最小級數(shù)原則動態(tài)構(gòu)成，實現(xiàn)混合同步。進行網(wǎng)絡(luò)的同步，首先是生成同步樹，同步樹是以關(guān)口節(jié)點作為樹根，其原則是通信模塊與樹根之間的級數(shù)最小，同一個通信節(jié)點內(nèi)部的兩個通信模塊需要選擇合適的同步源。以節(jié)點3為例節(jié)點3中與節(jié)點5通信的通信模塊的同步源是節(jié)點3的另外一個同步模塊，而不是節(jié)點5。最終可以得到圖1所示的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，正常情況下的同步樹有三顆，如圖9 所示。在無線Mesh網(wǎng)絡(luò)斷開了與光網(wǎng)絡(luò)的全部連接時，使用無線Mesh網(wǎng)與GPS網(wǎng)絡(luò)或北斗網(wǎng)絡(luò)相連接的節(jié)點作為樹根，生成的同步樹如圖10所示。關(guān)口節(jié)點首先從其他網(wǎng)絡(luò)中提取出時鐘信息，隨后根據(jù)同步樹，由主站周期性地發(fā)送含有發(fā)送時刻標(biāo)記的信標(biāo)幀，從站接受信標(biāo)幀，并對其中所包含的時間信息進行處理， 最終調(diào)整自己的時鐘，實現(xiàn)與主站的同步。對于無線同步中，主站發(fā)送信標(biāo)幀的規(guī)則是在每一個信標(biāo)幀間隔開始的時候，如果媒體忙，則主站在等待媒體空閑后發(fā)送一個信標(biāo)幀，如果媒體空閑，則由主站即時發(fā)送信標(biāo)幀。如圖11所示。對于以上情況，從節(jié)點在接收到有效信標(biāo)后，將按以下算法更新其定時器首先修改收到的信標(biāo)中的時間戳值。修改方法是將收到的時間戳值加上該節(jié)點與主時鐘所在該節(jié)點之間的傳輸時延。加上接收信標(biāo)幀時本地物理層的時延，再加上從MAC/PHY接口接收到時間戳的首位到最后結(jié)束的持續(xù)時間。最后將修改后的時間戳得到的時鐘信息作為自己的定時信息。這種方法定時器的精確度可在士0.01%內(nèi)。實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)路由容錯，鏈路容錯和端口容錯，實現(xiàn)檢測鏈路和端口故障，采用動態(tài)路由、備份鏈路和備份端口自主式切換，也支持通過網(wǎng)管配置實現(xiàn)主動式切換。在節(jié)點或者鏈路的性能變得不穩(wěn)定時，通過網(wǎng)管的配置，重新選擇端口或者鏈路， 實現(xiàn)預(yù)防型網(wǎng)絡(luò)容錯。如圖1所示的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中，如果節(jié)點8發(fā)生故障，則通過重新計算拓撲和生成的最短路徑樹，使用其他的路徑代替節(jié)點8所在的路徑進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的路徑容錯。在節(jié)點1與節(jié)點2進行通信的時候，如果節(jié)點1的某一個無線接口發(fā)生故障，則設(shè)備1自動將與節(jié)點2進行通信的鏈路切換至另外一條鏈路，實現(xiàn)鏈路和端口容錯。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明提出一種工業(yè)信息走廊的無線通信方式，組建了無線Mesh網(wǎng)，實現(xiàn)無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)對光網(wǎng)絡(luò)或公用陸地移動網(wǎng)絡(luò)的有效接入，其特征在于在線狀地理分布的通信節(jié)點中，組建物理拓撲上多回路，邏輯拓撲上以基本服務(wù)集BSS，獨立基本服務(wù)集IBSS，分布式系統(tǒng)DS所構(gòu)成的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)的容錯能力。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的工業(yè)信息走廊的無線通信方式，其特征在于其無線Mesh網(wǎng)絡(luò)采用多接口多信道技術(shù)實現(xiàn)同物理線路段的信道隔離；在保證無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點連通性的情況下，給每個節(jié)點的每個接口分配一個獨立信道，抑制相鄰節(jié)點在通信時所產(chǎn)生的信道之間干擾。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的工業(yè)信息走廊的無線通信方式，其特征在于實現(xiàn)整個無線Mesh 網(wǎng)絡(luò)的同步，以骨干網(wǎng)為時鐘基準(zhǔn)，輔助以外基準(zhǔn)時鐘和測距信息，同步樹以骨干網(wǎng)關(guān)口節(jié)點為同步樹根節(jié)點，以最少級數(shù)為原則動態(tài)構(gòu)成，實現(xiàn)混合同步。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的工業(yè)信息走廊的無線通信方式，其特征在于實現(xiàn)業(yè)務(wù)質(zhì)量約束下的多上行端口路由規(guī)劃；實現(xiàn)全網(wǎng)的流量均衡，在節(jié)點內(nèi)部采用區(qū)分服務(wù)的業(yè)務(wù)調(diào)度機制，以跳數(shù)計數(shù)動態(tài)調(diào)整承載業(yè)務(wù)在多跳傳輸中的優(yōu)先級；支持IEC61850，IEC61970, IEC60870，DL/T645標(biāo)準(zhǔn)所定義的電力業(yè)務(wù)信息的過濾。
5.根據(jù)權(quán)利1所述的工業(yè)信息走廊的無線通信方式，其特征在于實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)路由容錯，鏈路容錯和端口容錯，實現(xiàn)檢測鏈路和端口故障，采用動態(tài)路由、備份鏈路和備份端口自主式切換，也支持通過網(wǎng)管配置實現(xiàn)主動式切換。
全文摘要
本發(fā)明提出一種工業(yè)信息走廊的無線通信方式，在線狀地理分布的通信節(jié)點中，組建物理拓撲上多回路，邏輯拓撲上以基本服務(wù)集BSS，獨立基本服務(wù)集IBSS，分布式系統(tǒng)DS所構(gòu)成的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)的容錯能力，并在保證無線Mesh網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點連通性的情況下，抑制相鄰節(jié)點在通信時所產(chǎn)生的信道之間干擾，實現(xiàn)整個無線網(wǎng)絡(luò)的同步，骨干網(wǎng)為時鐘基準(zhǔn)，輔助以外基準(zhǔn)時鐘和測距信息，同步樹以骨干網(wǎng)關(guān)口節(jié)點為同步樹根節(jié)點，以最短跳數(shù)為原則動態(tài)構(gòu)成。實現(xiàn)業(yè)務(wù)質(zhì)量約束下的多上行端口路由規(guī)劃，實現(xiàn)全網(wǎng)的流量均衡。
文檔編號H04W84/18GK102572907SQ201210019128
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月21日
發(fā)明者常穎華, 李寧, 王曉翔, 申林, 胡致遠, 袁研根, 覃劍, 黃天聰 申請人:重慶大學(xué)