專利名稱：一種提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)沖突退避方法，尤其涉及一種提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法。
背景技術(shù)：
智能化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā)展方向。IEEE 1451網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器具有即插即用、互換性、兼容性等優(yōu)勢，在業(yè)測控、智能建筑、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。IEEE 1451網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器由變換器接口模塊(Trasducer Interface Module, TIM)和網(wǎng)絡(luò)適配處理器模塊(Network Capable Application Processor, NCAP)構(gòu)成，通過標(biāo)準(zhǔn)接口及變換器電子數(shù)據(jù)表格(Transducers Electronic Data Sheet,TEDS)實(shí)現(xiàn)傳感器即插即用。即插即用可以實(shí)現(xiàn)快速構(gòu)建智能傳感系統(tǒng)并根據(jù)需要動態(tài)增減傳感節(jié)點(diǎn)。提高IEEE 1451智能傳感器的即插即用速度可以提高其智能化性能，同時提高整個傳感網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建速度。IEEE 1451智能傳感器的一對多通信標(biāo)準(zhǔn)接口包括ZigBee、BlueTooth, WiFi、UARTXANopen等，這些接口通信協(xié)議采用的數(shù)據(jù)沖突退避機(jī)制大多是二進(jìn)制指數(shù)退避算法(binary backoff algorithm, BEB)或BEB的改進(jìn)算法(如倍數(shù)增線性減退避算法MILD、指數(shù)增指數(shù)減退避算法EIED等)。但是，這些方法應(yīng)用在IEEE 1451傳感系統(tǒng)中存在以下問題與不足⑴未能提高IEEE1451智能傳感器的即插即用速度；⑵IEEE 1451傳感系統(tǒng)中，傳感數(shù)據(jù)冗余性大、信息量小，實(shí)時性要求較低，而傳感器即插即用過程的TEDS數(shù)據(jù)、控制命令是突發(fā)性數(shù)據(jù)，信息量大，實(shí)時性要求較高；(3)未利用到TEDS的有用信息。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述中存在的問題與缺陷，本發(fā)明提供了一種多接入等級動態(tài)退避方法，通過多等級區(qū)分接入實(shí)現(xiàn)合理退避，提高IEEE 1451智能傳感器的即插即用速度。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，包括判斷智能傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)所處的優(yōu)先級階段，初始化優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)；監(jiān)聽信道狀態(tài)，信道空閑則發(fā)送數(shù)據(jù)，信道忙則繼續(xù)監(jiān)聽信道；在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測是否發(fā)生數(shù)據(jù)沖突；數(shù)據(jù)沖突時，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)分別以各自的退避方法增大競爭窗口，并計算、配置退避時間及執(zhí)行退避，之后返回監(jiān)聽信道、發(fā)送數(shù)據(jù)；發(fā)送數(shù)據(jù)成功時，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)分別以各自的退避方法
減小競爭窗口。本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是將IEEE 1451智能系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)在即插即用及傳輸傳感數(shù)據(jù)不同過程中分別設(shè)置為高優(yōu)先級階段、低優(yōu)先級階段，同時配合TEDS中相關(guān)信息，實(shí)時動態(tài)設(shè)置傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)不同階段及載荷情況下的接入等級，可以減少智能傳感器即插即用過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延，提高智能傳感器即插即用的速度，增大整個傳感系統(tǒng)的吞吐量。



圖I是提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法流程圖；圖2是提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避流程結(jié)構(gòu)圖；圖3是基于多接入等級動態(tài)退避的IEEE 1451智能傳感器功能模塊架構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)描述參見圖I和圖2為提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法流程圖及流程結(jié)構(gòu)圖，IEEE 1451智能傳感器在即插即用過程中將其設(shè)置為高優(yōu)先級階段(i =I)，在發(fā)送傳感數(shù)據(jù)時將其設(shè)置為低優(yōu)先級階段(i = 2)。該方法包括以下步驟步驟10判斷智能傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)所處的優(yōu)先級階段，初始化優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)。NCAP發(fā)送控制命令及應(yīng)答幀，處于高優(yōu)先級階段(i = I) ; Μ在即插即用過程中處于高優(yōu)先級階段α = I)，在發(fā)送傳感數(shù)據(jù)時處于低優(yōu)先級階段α = 2)。初始化優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)時，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的退避階數(shù)j均為零，對應(yīng)的最小競爭窗口、最大競爭窗口分別為iCWmin、iCffmax,對應(yīng)的競爭窗口 CW⑴為CW⑴=ICffmin (I)高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)(i = I)參數(shù)初始化時最大競爭窗口 iCWmax = Cffmax = 512，最小競爭窗口 iCWmin = Cffmin = 16，競爭窗口 CW⑴=Cffmin = 16，最大退避階數(shù)Hi1 = 8，退避階數(shù) j = O。低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)(i = 2)參數(shù)初始化時最大競爭窗口 iCWmax = 2Cffmax = 1024，最小競爭窗口 iCWmin = 2Cffmin = 32，競爭窗口 CW⑴=ICffmin = 32，最大退避階數(shù)m2 = 8，退避階數(shù)j = O, β = 16。由上述優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)參數(shù)初始化可以看出，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的最小競爭窗口、最大競爭窗口均為低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的I，使得高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的競爭窗口的取值范圍小于低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)。步驟20節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)前監(jiān)聽信道狀態(tài)，信道空閑則發(fā)送數(shù)據(jù)，信道忙則繼續(xù)監(jiān)聽 目。步驟30在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測是否發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測是否發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，如果發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，則執(zhí)行步驟40 ；如果不發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，說明發(fā)送數(shù)據(jù)成功，則執(zhí)行步驟60。步驟40數(shù)據(jù)沖突時，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)分別以各自的退避方法增大競爭窗口。
上述數(shù)據(jù)沖突時，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的CW⑴以各自的系數(shù)a i乘性增加(如式(2))，同時對應(yīng)的退避階數(shù)j加I,其中，a 2 > a I > I。如果連續(xù)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突，則連續(xù)執(zhí)行上述乘性增加CW⑴的步驟直至數(shù)據(jù)發(fā)送成功、退避階數(shù)j達(dá)到最大值Hii或者CW⑴達(dá)到對應(yīng)最大競爭窗口 iCWmax。上述高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)沖突時乘性增加CW⑴以快速脫離沖突區(qū)域，但高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的競爭窗口乘性增大系數(shù)、最大競爭窗口均小于低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)，保持著接入優(yōu)勢。
權(quán)利要求
1.一種提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，其特征在于，所述方法包括 判斷智能傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)所處的優(yōu)先級階段，初始化優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)； 監(jiān)聽信道狀態(tài)，信道空閑則發(fā)送數(shù)據(jù)，信道忙則繼續(xù)監(jiān)聽信道； 在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測是否發(fā)生數(shù)據(jù)沖突； 數(shù)據(jù)沖突吋，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)分別以各自的退避方法增大競爭窗ロ，并計算、配置退避時間及執(zhí)行退避，之后返回監(jiān)聽信道、發(fā)送數(shù)據(jù)； 發(fā)送數(shù)據(jù)成功吋，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)分別以各自的退避方法減小競爭窗ロ。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，其特征在于，將不同接入階段下的IEEE 1451傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)置為不同的優(yōu)先級階段i，所述IEEE 1451傳感器系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)包括 Μ和NCAP，所述優(yōu)先級階段包括 傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)在即插即用過程中處于高優(yōu)先級階段，該優(yōu)先級階段參數(shù)i = I ； 傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送傳感數(shù)據(jù)過程中處于低優(yōu)先級階段，該優(yōu)先級階段參數(shù)i = 2 ; 所述高優(yōu)先級階段和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的競爭窗ロ CW(i)為
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，其特征在于，所述高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)參數(shù)、低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)參數(shù)在初始化時，退避階數(shù)j = O，CW⑴分別為各自的最小競爭窗ロ CWmin和2CWmin。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，其特征在于，發(fā)生數(shù)據(jù)沖突時，所述高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)、低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的CW⑴以各自的系數(shù)a i乘性增加，同時高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)和低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的退避階數(shù)j加1，其中，a 2 > Q1 > I ;所述NCAP的CW⑴的乘性系數(shù)為a = a,TIM的CW(i)的乘性系數(shù)α ,為
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，其特征在于，在連續(xù)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突吋，連續(xù)執(zhí)行所述乘性増加cw(i)的步驟直至數(shù)據(jù)發(fā)送成功、j達(dá)到最大退避階數(shù)Hii或者CW⑴達(dá)到iCWmax。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，其特征在于，所述TM的核心處理模塊中設(shè)有TEDS解析功能模塊和接入等級設(shè)置功能模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，其特征在于，發(fā)送數(shù)據(jù)成功吋，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的cw(1)直接減至CWmin且j = O ;低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)的CW(2)以β步長線性減小且j = 0，所述線性遞減后的CW(2)如果小于2CWmin，則 CW⑵=2CWmin。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，其特征在干，j = Hii時CW⑴保持不變且設(shè)置j = O，所述低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)放棄該幀數(shù)據(jù)發(fā)送，所述高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)以所述退避方法繼續(xù)競爭信道發(fā)送該幀數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種提高智能傳感器即插即用速度的多接入等級動態(tài)退避方法，所述方法包括判斷智能傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)所處的優(yōu)先級階段，初始化優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的參數(shù)；監(jiān)聽信道狀態(tài)，信道空閑則發(fā)送數(shù)據(jù)，信道忙則繼續(xù)監(jiān)聽信道；在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測是否發(fā)生數(shù)據(jù)沖突；數(shù)據(jù)沖突時，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)、低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)分別以各自的退避方法增大競爭窗口，并計算、配置退避時間及執(zhí)行退避，之后返回監(jiān)聽信道、發(fā)送數(shù)據(jù)；發(fā)送數(shù)據(jù)成功時，高優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)、低優(yōu)先級階段節(jié)點(diǎn)分別以各自的退避方法減小競爭窗口。本方法實(shí)時動態(tài)設(shè)置傳感系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)不同階段及載荷情況下的接入等級，減少智能傳感器即插即用過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r延，提高智能傳感器即插即用的速度。
文檔編號H04L29/08GK102624608SQ201210011739
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者劉桂雄, 周岳斌, 陳耿新 申請人:華南理工大學(xué)