具有按需分優先級路由協議的多徑無線電通信網絡制造技術

具有按需分優先級路由協議的多徑無線電通信網絡。用于協調多徑無線電傳輸網狀網上的通信的設備、網絡、系統和方法，包括基于可用路徑度量來延遲對路由請求的響應，以確保能獲悉和使用通過網絡的最佳可用連接路由。

Multipath radio communication network with priority priority routing protocol

A multipath radio communication network with a priority priority routing protocol. The device, network, system and method for coordinating the communication of multipath radio transmission network network, including delay response to routing requests based on available path metrics, is to ensure that we can learn and use the best available connection route through the network.

【技術實現步驟摘要】
具有按需分優先級路由協議的多徑無線電通信網絡本申請是申請日為2012年4月27日、申請號為“201210228028.1”、專利技術名稱為“具有按需分優先級路由協議的多徑無線電傳輸輸入/輸出設備”的專利技術專利申請的分案申請。
專利
一般涉及工業監視和控制系統中用于進行數據無線通信的輸入/輸出設備，更具體地涉及射頻(RF)網狀網通信系統。專利技術背景監控和數據捕獲(SupervisoryControlandDataAcquisition,SCADA)系統廣泛的用于監視和控制各類工業過程。這樣的SCADA系統通常包括若干包括傳感器的受遠程監控位置，并且和每個受遠程監控位置上的傳感器相關的數據和信息通過通信網絡傳達到其他位置，且最終傳達到中央計算機系統，中央計算機系統管理采集的數據并控制工業過程、和工業過程相關的裝備或設施的操作。控制命令同樣可以用通信網絡發送給遠程位置。在某些應用中，在數據通信網絡中使用長程和/或短程無線電設備是非常可取的，因此在某些工業中通常采用RF通信設備用于SCADA系統。在目前水平的用于監視和控制目的的工業數據通信系統中，在網狀網拓撲中實現了擴頻、跳頻RF技術。在這樣的系統中，布置了若干無線電設備來建立通信網絡，其中每個無線電設備可以和網絡中的多個其他設備通信。擴頻技術將RF能量擴展到一或數個預定通信信道上以減少網絡運行時干擾的影響，而跳頻使得無線電設備可以使用多個頻率。這樣的頻率分集增加了網絡中無線電設備間各個信號路徑的魯棒性，并且能有效的克服本會以其他方式擾亂通信的干擾、相消反射或無效點。無線電設備的網狀網還提供了冗余的信號路徑，以使得即使某些信號路徑不可用或不可作用于傳達數據，仍可以用替換信號路徑來傳輸通信。雖然跳頻射頻(RF)網狀網在許多方面具有優勢，但它們并非沒有問題，并且需要改進。
技術實現思路
本專利技術提供一種用于監視和控制工業過程的多徑無線電通信網絡，所述網絡包括：多個基于處理器的無線電設備，配置為在網狀網中無線地通信，其中每個無線電設備與所述網狀網中的多個其他無線電設備通信，以及所述多個基于處理器的無線電設備中的至少一個配置為：從源無線電接收包括提議在所述網狀網上進行的通信的終點的路由請求；確定從所述基于處理器的無線電設備到所述終點是否存在去往所述終點的可用路徑；以及如果存在去往所述終點的可用路徑，則在包括至少預定量時間延遲之后的時間延遲之后，根據分優先級通信協議，生成并傳送路由回復消息到所述源無線電，所述預定量時間延遲取決于對應于所述可用路徑以及對應于多個接連的響應時間窗中選中的一個的路徑度量。附圖說明參考如下的附圖描述了非限定性以及非窮舉性的實施例，其中除非另外指出，否則相同的參考標號在各個視圖中自始至終表示相同的部分。圖1是在工業SCADA系統中用于無線地傳達數據的示例性工業輸入/輸出設備的示意圖。圖2示意地解說了由多個諸如圖1所示的輸入/輸出設備定義的示例性網狀通信網絡。圖3解說了網狀網的示例部分以及從源無線電到終點的多個通信路徑。圖4解說了用于協調如圖3所示的無線電間的通信的分優先級通信協議。圖5是如圖5中解說的協議的一部分的細節視圖。圖6是如圖5中解說的協議的另一部分的細節視圖。圖7是實現圖3-6所示的分優先級通信協議的示例算法的流程圖。圖8解說了作為圖5所示的替換的協議技術。圖9解說了作為圖6所示的替換的協議技術。具體實施方式圖1是示例性工業輸入/輸出設備100的示意圖，設備100配置為接收關于工業過程的輸入數據并使用無線傳輸技術將該數據傳達到遠程位置。更具體地，并如下所述，該輸入/輸出設備是無線電設備100，它與其他類似的設備組合，可以用于建立如下進一步說明的用于工業監視和控制目的的多徑無線數據通信網絡。在所示的例子中，無線電設備100是可編程的基于處理器的設備，包括處理器102和記憶存儲104，記憶存儲104中存儲了可執行指令、命令和控制算法，以及諸如通信網絡和協議參數之類的令人滿意地操作無線電設備100所需的其他數據和信息。該基于處理器的設備的存儲器104可以例如是隨機存取存儲器(RAM)、以及與RAM存儲器結合使用的其他形式的存儲器，包括但不限于閃存(FLASH)、可編程只讀存儲器(PROM)、以及電子可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)。正如這里所用的，術語“基于處理器的設備”應指包括如所示的用于控制該設備的功能的處理器或微處理器，還有其他等效元件，諸如，微控制器、微計算機、可編程邏輯控制器、精簡指令集(RISC)電路、專用集成電路以及其他可編程電路，邏輯電路、其等效物、以及任何其他能執行如下所述功能的電路或處理器。以上列舉的基于處理器的設備僅為示例性的，并且因此不意在以任何方式限定術語“基于處理器的設備”的定義和/或含義。無線電設備100還包括無線電傳輸元件106，無線電傳輸元件106可包括發射機108和接收機110。發射機108和接收機110可以彼此分開提供，或可替換地結合為稱為收發機的單個設備。無線電傳輸元件106用已知的射頻傳輸技術發送和接收無線數據信號。用無線電傳輸元件106傳達的數據和信息可以由處理器102利用存儲器100中存儲的信息來處理、格式化或轉化為適當的通信協議。例如，可以使用為在特定通信網絡中發送的數據消息的內容指定的協議傳送和接收數字射頻信號。用于網絡通信的參數可以包括數據和信息，諸如所傳送的數據信號的大小(即，比特數)、構成消息的比特的次序、唯一性的無線電標識符、硬件和軟件版本代碼、安全性碼、診斷碼、以及如本領域技術人員可以理解的類似物。此外，可以執行想要的信號處理，諸如放大、濾波、信號轉換(例如，數模轉換)，以及診斷規程。執行特定通信協議和規程的算法和指令例如存儲在存儲器104中，并由處理器102執行以在通信網絡上傳達信息，通信網絡可以是SCADA系統112的一部分。無線電設備100可以是SCADA系統112中的遠程終端單元(RTU)的一部分。無線電設備100，如圖1所示，可以連接到由參考標號113和114指示的輸入，諸如傳感器、換能器和類似的與正被監視和控制的工業過程相關的監視或狀態檢測元件(本文中合稱為“傳感器”)，以及輸出元件116，諸如用于工業過程的控制設備。傳感器113和114生成和提供指示工業過程的狀態的控制反饋信號，而控制設備116提供對傳感器113和114所在點處的受監視過程的調整以實現狀態上的改變。已知有各種傳感器來檢測受監視狀態的各個方面，其可對應于機器狀態、組件狀態、過程步驟、或SCADA系統112關心的其他參數。僅作為示例，由傳感器113和114檢測的工業過程的受監視方面可以包括電狀態或條件(例如，電流或電壓條件)、機械狀態或條件(例如，位置、速度、加速度、壓力以及應力)、物理狀態或條件(例如，溫度、相位、配方)、環境狀態或條件(例如，噪音、震動、空氣質量)以及其他關心的狀態或條件。本領域技術人員還知曉和熟知各種控制設備116，其中任何控制設備都可用于維持工業過程的期望狀態或條件，實現工業過程各方面的狀態或條件上的改變，以及響應于工業過程、相關的裝備和/或相關的設施中關心的各個點處的異常或不可接受的狀態或條件。控制設備116可以包括或可以協調開關元件、機器控件或組件控件以在無需人工干本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于監視和控制工業過程的多徑無線電通信網絡，所述網絡包括：多個基于處理器的無線電設備，配置為在網狀網中無線地通信，其中每個無線電設備與所述網狀網中的多個其他無線電設備通信，以及所述多個基于處理器的無線電設備中的至少一個配置為：從源無線電接收包括提議在所述網狀網上進行的通信的終點的路由請求；確定從所述基于處理器的無線電設備到所述終點是否存在去往所述終點的可用路徑；以及如果存在去往所述終點的可用路徑，則在包括至少預定量時間延遲之后的時間延遲之后，根據分優先級通信協議，生成并傳送路由回復消息到所述源無線電，所述預定量時間延遲取決于對應于所述可用路徑以及對應于多個接連的響應時間窗中選中的一個的路徑度量。

【技術特征摘要】
2011.04.29 US 13/097,5481.一種用于監視和控制工業過程的多徑無線電通信網絡，所述網絡包括：多個基于處理器的無線電設備，配置為在網狀網中無線地通信，其中每個無線電設備與所述網狀網中的多個其他無線電設備通信，以及所述多個基于處理器的無線電設備中的至少一個配置為：從源無線電接收包括提議在所述網狀網上進行的通信的終點的路由請求；確定從所述基于處理器的無線電設備到所述終點是否存在去往所述終點的可用路徑；以及如果存在去往所述終點的可用路徑，則在包括至少預定量時間延遲之后的時間延遲之后，根據分優先級通信協議，生成并傳送路由回復消息到所述源無線電，所述預定量時間延遲取決于對應于所述可用路徑以及對應于多個接連的響應時間窗中選中的一個的路徑度量。2.如權利要求1所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述路徑度量對應于去往所述終點的所述可用路徑與所述網狀網中其他可用路徑相比較的相對可取性。3.如權利要求1所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述度量包括表示完成到所述終點的通信所需的無線電站信號路徑的數目的整數，且其中所述預定時延等于所述整數與預定持續時間的乘積。4.如權利要求1所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述路徑度量對應于所述至少一個基于處理器的無線電設備和所述終點之間間的距離。5.如權利要求1所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述基于處理器的無線電設備的所述至少一個進一步配置為向所述預定量的時間延遲增加隨機確定的額外量的時間延遲。6.如權利要求5所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述隨機確定的額外量的時間延遲對應于用于響應的數個時隙的隨機選定一個。7.如權利要求1所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述基于處理器的無線電設備的所述至少一個進一步配置為，如果不存在到所述終點的可用路徑，則根據所述分優先級的通信協議，在由所述多個基于處理器的無線電設備的其他設備發送路由回復消息后的時間點轉發所述路由請求消息。8.如權利要求6所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述基于處理器的無線電設備的所述至少一個進一步配置為，對傳送路由回復消息后的所述時間點引入隨機確定量的時間延遲，并且在所述隨機確定量的時間延遲到期后轉發所述路由請求消息。9.如權利要求7所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述基于處理器的無線電設備進一步配置為，對傳送所有路由回復消息后的所述時間點引入一個額外量的延遲，所述額外量的延遲對應于用于響應的數個時隙的隨機選定一個。10.如權利要求1所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述基于處理器的無線電設備中的所述至少一個進一步配置為：如果所述無線電設備是所述終點設備，則無延遲地生成和傳送路由回復消息。11.如權利要求1所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述預定時間延遲被選擇為避免在所述多個基于處理器的無線電設備的所述至少一個與所述多個基于處理器的無線電設備的所述其他設備之間的路由回復消息的沖突。12.如權利要求11所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述預定延遲被定義為避免所述多個基于處理器的無線電設備中的關于具有相同度量的各路徑的路由回復消息沖突的可能性。13.如權利要求1所述的多徑無線電通信網絡，其特征在于，所述預定的時間延遲被選擇為避免所述多個基于處理器的無線電設備中的關于具有不同度量的各路徑的路由回復消息在時間上交疊。14.一種多徑無線電通信系統，包括：多個基于處理器的無線電設備，配置為在具有跳頻擴頻拓撲的網狀網中彼此無線通信，所述多個基于處理器的無線電設備中的每一個都配置為：從源無線電設備接收包括提議在所述網狀網上進行的通信的終點的路由請求；確定是否存在去往所述終點的可用路徑，以及如果僅存在到所述終點的間接路徑，則根據分優先級的通信協議，引入對應于多個用于響應的預定時間窗中選定一個的預定量時間延遲，生成和傳送路由回復消息到所述源無線電設備。15.如權利要求14所述的多徑無線電通信系統，所述多個基于處理器的無線電設備中的每一個進一步配置為：如果存在到終點的直接路徑，則無延遲地生成和傳送路由回復消息到所述源無線電設備。16.如權利要求14所述的多徑無線電通信系統，所述多個基于處理器的無線電設備中的每一個進一步配置為：如果不存在到所述終點的可用路徑，在所述所有多個用于響應的預定時間窗期滿后轉發所述路由請求。17.如權利要求14所述的多徑無線電通...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·J·考特斯，
申請(專利權)人：庫柏技術公司，
類型：發明
國別省市：美國,US