專利名稱：工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中跳信道抗射頻干擾方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，尤其涉及一種工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的抗干 擾方法。
背景技術(shù)：
隨著無(wú)線通信技術(shù)的飛速發(fā)展，802. llb、 ZigBee、藍(lán)牙、IEEE 802. 15.4 等技術(shù)逐漸被應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。這些無(wú)線通信技術(shù)的弓1入解決了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)布 線困難、安裝維護(hù)成本高等問(wèn)題，但無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，不能滿 足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求。IEEE 802. 15.4標(biāo)準(zhǔn)作為一個(gè)低功耗、低速率的PHY/MAC 標(biāo)準(zhǔn)，定義的網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)能的特點(diǎn)，適合于工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，但沒(méi)有考慮網(wǎng)絡(luò) 信道之間的干擾問(wèn)題，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采用IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)易受采 用IEEE 802. lib標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)的干擾，這就降低了整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。目前 IEEE 802. 15. 4的設(shè)備為了抗擊IEEE 802. lib網(wǎng)絡(luò)的干擾采用的主要方式是 通信時(shí)采用3條信道(15、 20、 25)中的1條。本發(fā)明就是在此背景下提出 在IEEE 802.15.4 MAC層協(xié)議上增加自適應(yīng)跳信道功能，使用特殊信道序列 (16個(gè)信道)來(lái)提高設(shè)備的抗干擾性以及使用黑名單技術(shù)來(lái)屏蔽被干擾的信 道，使其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)具有更好的抗干擾能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中容易受到外界噪聲的干擾而發(fā)生衰 變，不同系統(tǒng)之間存在信道的相互干擾，為了盡可能減小或消除這些干擾，保 障數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕岢鲞m合工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)跳信道方法，有效解 決工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)通信的安全性問(wèn)題，保障系統(tǒng)正常的運(yùn)行，在信道 受到干擾時(shí)能夠迅速地屏蔽被干擾信道并跳變到安全信道收發(fā)數(shù)據(jù)，使系統(tǒng) 不受外部干擾的影響繼續(xù)正常工作，并在信道解除干擾后撤銷屏蔽。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是協(xié)調(diào)器選擇網(wǎng)絡(luò)中不易被相鄰系統(tǒng)設(shè)備干 擾的信道作為專用信道，以專用信道為界限從每個(gè)信道組中選擇一個(gè)信道組
成跳信道序列，使得跳信道序列中任何兩個(gè)相鄰信道都不屬于同一個(gè)重合區(qū) 域，將根據(jù)專用信道生成的本系統(tǒng)跳信道序列作為網(wǎng)絡(luò)的基本信息廣播至本 系統(tǒng)所有設(shè)備。協(xié)調(diào)器掃描周圍鄰接網(wǎng)絡(luò)的信道使用情況，判斷起跳點(diǎn)是否 被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用，選擇一個(gè)未被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用的起跳點(diǎn)作為本系統(tǒng)的起跳點(diǎn); 在信標(biāo)幀的載荷中添加包含本系統(tǒng)起跳點(diǎn)和鄰接系統(tǒng)起跳點(diǎn)信息的跳信道信 息；協(xié)調(diào)器使用專用信道周期性發(fā)送信標(biāo)幀；路由器和終端設(shè)備解析信標(biāo)幀， 選擇一個(gè)未使用的起跳點(diǎn)作為路由器和終端設(shè)備的起跳點(diǎn)；協(xié)調(diào)器和路由器 定期進(jìn)行信道評(píng)估，根據(jù)丟包率確定信道的通信質(zhì)量等級(jí)(好信道、差信道、 壞信道)，當(dāng)通信質(zhì)量等級(jí)為壞信道時(shí)，該通信信道為被干擾信道，將被干擾 信道列入黑名單。如果系統(tǒng)中通信信道被干擾，協(xié)調(diào)器將該信道列入黑名單 屏蔽被干擾信道，采用被干擾信道的下一信道替代被干擾信道在跳信道序列 中的位置。
協(xié)調(diào)器和路由器定期對(duì)黑名單中的信道進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)評(píng)估得到的丟包率 來(lái)確定信道的通信質(zhì)量等級(jí)，當(dāng)壞信道的通信質(zhì)量等級(jí)恢復(fù)為好信道或差信 道時(shí)，從黑名單中刪除該信道并恢復(fù)其在原有跳信道序列中的位置，由l辦調(diào) 器廣播至全網(wǎng)所有設(shè)備。
本發(fā)明根據(jù)IEEE 802. 15.4協(xié)議棧，在信標(biāo)幀的載荷中添加跳信道信息， 以集中管理的方式由協(xié)調(diào)器將跳信道序列發(fā)送給各個(gè)設(shè)備。同時(shí)在IEEE 802. 15.4協(xié)議棧的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)信道替換、壞信道屏蔽、信道恢復(fù)等功能，使 在同一射頻范圍內(nèi)的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間能夠有效避免射頻干擾，從而遏 制了網(wǎng)絡(luò)中不同系統(tǒng)之間通信和本系統(tǒng)之內(nèi)通信的影響，達(dá)到抗干擾的I—:1的， 有效提高了工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。利用本發(fā)明提供的這種工業(yè)無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)的跳信道抗干擾方法，可以大幅度提高工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中的共 存性能、提高抗干擾能力，而抗干擾能力直接決定了工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安 全性、可靠性和兼容性等直接關(guān)系到工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能的各項(xiàng)指標(biāo)。正因?yàn)?本發(fā)明研究的是工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的關(guān)鍵技術(shù)，所以其對(duì)推進(jìn)工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 的標(biāo)準(zhǔn)制定和工程應(yīng)用起到巨大的推動(dòng)作用。


圖l:網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器處理流程圖
圖2:信標(biāo)幀的載荷中跳信道信息發(fā)送接收處理流程圖 圖3:信道評(píng)估處理流程圖
圖4:信標(biāo)幀的載荷中添加的跳信道信息結(jié)構(gòu)圖
圖5:在2, 4GHz頻帶中IEEE 802. 15, 4與IEEE 802. lib的信道分布情況 圖6:跳信道序列產(chǎn)生示意圖
圖7: 11#信道被干擾后的序列替換圖 圖8: i = 1時(shí)的一種跳信道序列組合
圖9: i = 1時(shí)的一種跳信道序列組合被干擾后的替換情況
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明基于工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議信標(biāo)幀載荷中跳信道信息的添加，協(xié) 調(diào)器選擇網(wǎng)絡(luò)中不易被相鄰系統(tǒng)設(shè)備干擾的信道作為專用信道，以專用信道 為界限從每個(gè)信道組中選擇一個(gè)信道順序排列生成跳信道序列，使得任何兩 個(gè)相鄰信道都不屬于同一個(gè)重合區(qū)域，根據(jù)專用信道生成上述本系統(tǒng)跳信道 序列并將本系統(tǒng)跳信道序列作為網(wǎng)絡(luò)基本信息廣播至本系統(tǒng)所有設(shè)備。協(xié)調(diào) 器掃描周圍鄰接網(wǎng)絡(luò)的信道使用情況，掃描結(jié)果有被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用的起跳點(diǎn) 和沒(méi)有被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用的起跳點(diǎn)兩種情況，選擇一個(gè)未被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用的起 跳點(diǎn)作為自己的起跳點(diǎn)；在信標(biāo)幀的載荷中添加包含本系統(tǒng)起跳點(diǎn)和鄰接系 統(tǒng)起跳點(diǎn)信息的跳信道信息；協(xié)調(diào)器使用專用信道周期性發(fā)送信標(biāo)幀；路由 器和終端設(shè)備解析信標(biāo)幀，確認(rèn)父設(shè)備的起跳點(diǎn)和鄰接系統(tǒng)使用的起跳點(diǎn)， 選擇一個(gè)空閑的起跳點(diǎn)作為自己的起跳點(diǎn)，由此確定本系統(tǒng)當(dāng)前的跳信道序 列。協(xié)調(diào)器和路由器動(dòng)態(tài)地掃描本網(wǎng)絡(luò)的所有信道，通過(guò)信道評(píng)估檢測(cè)各個(gè) 信道當(dāng)前的通信質(zhì)量，確定信道的通信質(zhì)量等級(jí)，根據(jù)信道通信質(zhì)量等級(jí)分 類，將壞信道列入黑名單，并用下一位置的信道替代壞信道在跳信道序列中 的位置，重新確定起跳點(diǎn)。協(xié)調(diào)器和路由器每隔一定周期對(duì)黑名單中的信道 進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)評(píng)估得到的丟包率來(lái)確定信道的通信質(zhì)量等級(jí)(好信道、差
信道、壞信道)，當(dāng)壞信道的通信質(zhì)量等級(jí)恢復(fù)為好信道或差信道時(shí)，從黑名 單中刪除該信道并恢復(fù)其在原有跳信道序列中的位置，由協(xié)調(diào)器廣播至全網(wǎng) 所有設(shè)備。
以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 如圖1所示為本發(fā)明所述的網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器處理流程圖，協(xié)調(diào)器啟動(dòng)后掃描 周圍的鄰接網(wǎng)絡(luò)信道使用情況，掃描起跳點(diǎn)的狀況，有被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用的起 跳點(diǎn)和沒(méi)有被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用的起跳點(diǎn)兩種情況，選擇一個(gè)未被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用 的起跳點(diǎn)作為本地網(wǎng)絡(luò)的起跳點(diǎn)，將包括鄰接網(wǎng)絡(luò)起跳點(diǎn)使用情況和本地網(wǎng) 絡(luò)使用的起跳點(diǎn)的跳信道信息裝入信標(biāo)幀的載荷中作為信標(biāo)幀載荷的一部分 進(jìn)行廣播。有數(shù)據(jù)發(fā)送則發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送超過(guò)最大發(fā)送次數(shù)仍未發(fā)送 成功則丟棄數(shù)據(jù)包進(jìn)行信道評(píng)估。接收到的數(shù)據(jù)報(bào)文中有黑名單信息則調(diào)整 跳信道序列，重新確定本地網(wǎng)絡(luò)起跳點(diǎn)，用被干擾信道在跳信道序列中位置 的下一信道替代被干擾信道的位置，再將黑名單廣播至全網(wǎng)。
如圖2所示為本發(fā)明提供的信標(biāo)幀的載荷中跳信道信息發(fā)送接收處理流 程圖，發(fā)送方將最新的跳信道信息(包括本地網(wǎng)絡(luò)起跳點(diǎn)和鄰接網(wǎng)絡(luò)起跳點(diǎn)) 裝入信標(biāo)幀的載荷部分作為信標(biāo)幀的一部分載荷進(jìn)行發(fā)送，接收方接收到信 標(biāo)幀后解析信標(biāo)幀獲得最新的跳信道信息，查看是否與原來(lái)的跳信道信息一 致，如果不一致則修改為剛收到的跳信道信息。協(xié)調(diào)器和路由器在發(fā)送完信 標(biāo)幀后，有數(shù)據(jù)需要發(fā)送則發(fā)送數(shù)據(jù)后進(jìn)行信道評(píng)估，但數(shù)據(jù)發(fā)送超過(guò)最大 發(fā)送次數(shù)仍未發(fā)送成功則丟棄數(shù)據(jù)包進(jìn)行信道評(píng)估。
如圖3所示為本發(fā)明提供的信道評(píng)估處理流程圖，協(xié)調(diào)器和路由器定期進(jìn)
行信道評(píng)估。根據(jù)信道通信質(zhì)量將信道分為三類好信道，差信道和壞信道。 根據(jù)計(jì)算的丟包率將信道設(shè)置為上述三類，好信道的丟包率小于2%;差信道 的丟包率大于2%小于5%;壞信道的丟包率大于等于5%。由協(xié)調(diào)器或路由器中 的計(jì)算單元根據(jù)一定周期內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)包的總數(shù)與丟失數(shù)據(jù)包的數(shù)量計(jì)算丟包 率。
丟包率=丟包數(shù)/發(fā)包總數(shù)
發(fā)包總數(shù)在一定周期(比如1S)內(nèi)本設(shè)備所發(fā)送的數(shù)據(jù)包總數(shù)；
丟包數(shù)在一定周期(比如Is)內(nèi)本設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包卻未收到對(duì)方確認(rèn) 的次數(shù)，即本設(shè)備發(fā)送了數(shù)據(jù)包但目的設(shè)備沒(méi)有收到。
協(xié)調(diào)器和路由器進(jìn)行信道評(píng)估時(shí)，首先統(tǒng)計(jì)最近一個(gè)周期內(nèi)的發(fā)包總數(shù) 和丟包數(shù)，然后計(jì)算丟包率，根據(jù)丟包率的結(jié)果設(shè)置信道的通信質(zhì)量等級(jí)， 丟包率小于2%設(shè)置為好信道；丟包率大于2%小于5%設(shè)置為差信道；丟包率大 于等于5%則看信道的原有通信質(zhì)量等級(jí)，如果原有通信質(zhì)量等級(jí)為好信道就 設(shè)置為差信道，如果原有通信質(zhì)量等級(jí)為差信道就設(shè)置為壞信道并放入黑名 單，用其在跳信道序列中下一位置的信道替代其在跳信道序列中的位置，再 將黑名單逐級(jí)上報(bào)給協(xié)調(diào)器。
在本發(fā)明的跳信道機(jī)制中，全網(wǎng)使用同一個(gè)跳信道序列，但是根據(jù)起跳 點(diǎn)不同，由此得到各個(gè)設(shè)備的實(shí)際的跳信道序列也不同，路由器和終端設(shè)備 在加入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候通過(guò)父設(shè)備獲得網(wǎng)絡(luò)的基本信息(包括跳信道序列)，只需 要從信標(biāo)幀獲取跳信道信息確定父設(shè)備和自己的起跳點(diǎn)便可隨網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行自適 應(yīng)跳信道抗干擾。
如圖4所示為本發(fā)明提供的信標(biāo)幀所包含的跳信道信息結(jié)構(gòu)圖，信標(biāo)幀在 載荷部分留出三個(gè)字節(jié)，專門(mén)用來(lái)表示跳信道信息。全網(wǎng)傳遞的跳信道序列
只有一個(gè)，是由協(xié)調(diào)器在形成網(wǎng)絡(luò)時(shí)生成的一個(gè)11-26十六個(gè)數(shù)字組成的序 列，11-26分別代表IEEE 802. 15. 4在2. 4G上的11-26信道，序列中的每個(gè) 位置都可作為起跳點(diǎn)，由此可以衍生出十六個(gè)不同的跳信道序列。當(dāng)起跳點(diǎn) 為1時(shí)，即從序列的第一個(gè)位置開(kāi)始往序列的尾部進(jìn)行跳信道；當(dāng)起跳點(diǎn)為2 時(shí)，即從序列的最后一個(gè)位置開(kāi)始進(jìn)行跳信道，之后是序列的第一位；當(dāng)起 跳點(diǎn)為3時(shí)，即從序列的第15位開(kāi)始往序列的尾部進(jìn)行跳信道；以此類推， 當(dāng)起跳點(diǎn)為16時(shí)，即從序列的第二個(gè)位置開(kāi)始往序列的尾部進(jìn)行跳信道。跳 信道信息的前四位表示本網(wǎng)絡(luò)起跳點(diǎn)值，每個(gè)起跳點(diǎn)值對(duì)應(yīng)一個(gè)所使用的跳 信道序列；后兩字節(jié)表示鄰接網(wǎng)絡(luò)使用起跳點(diǎn)的情況，1-16分別表示跳信道 序列中的16個(gè)起跳點(diǎn)位置，其值設(shè)置為l表示鄰接網(wǎng)絡(luò)使用了此起跳點(diǎn)，為0表示此起跳點(diǎn)未被鄰接網(wǎng)絡(luò)使用。
以下以IEEE 802. 15. 4與IEEE 802. lib的信道傳輸為例，對(duì)本發(fā)明采用 跳信道抗干擾技術(shù)進(jìn)行具體說(shuō)明。
如圖5所示為本發(fā)明提供的在2. 4GHz頻帶中，遵循IEEE 802. 15. 4協(xié)議 的網(wǎng)絡(luò)與遵循IEEE 802. lib協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的信道分布情況，IEEE 802. 15. 4在 2.4GHz的每個(gè)信道之間的間隔為5MHz， 11#信道的中心頻率為2405MHz, 12# 信道的中心頻率為2410MHz,以此類推，26#信道的中心頻率為2480MHz。 IEEE 802. lib的帶寬為22腿z， I射言道的中心頻率在2412MHz， VW信道的中心頻 率在2437MHz， X化信道的中心頻率在2462腿z，因此，IEEE 802.11b的1# 信道與IEEE 802. 15. 4的11#、 12#、 13#、 14frf言道重合，IEEE 802. lib的VI #信道與IEEE 802.15.4的亂17#、亂19#信道重合，IEEE 802.11b的 X，信道與IEEE802. 15. 4的21#、 22#、 23#、 24#信道重合。在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中 存在兩種系統(tǒng)，且兩種系統(tǒng)同時(shí)工作時(shí)，上述相重合的信道間容易發(fā)生干擾。
實(shí)際上，IEEE 802. lib的發(fā)射功率為IEEE 802. 15. 4的30倍，為避免干 擾，IEEE 802. 15. 4在2. 4GHz的16個(gè)信道中，選擇IEEE 802. 15. 4處于802. lib 的Itt信道和VIft信道間的15tt信道，處于802.11b的VItt信道和XItt信道間的 20ft信道以及25#信道和26tt信道作為專用信道，可避開(kāi)802. lib的工作頻帶。
專用信道(15ft， 20#， 25#， 26#)用于廣播信標(biāo)幀，為了在IEEE 802. 15.4 系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)器和路由器在發(fā)送信標(biāo)幀的時(shí)候不被功率較大的在IEEE 802. lib系統(tǒng)中的設(shè)備所干擾，選擇15#， 20#， 25#， 26#這四個(gè)與IEEE 802. lib 的工作信道不重合的信道作為專用信道。
如圖6所示為本發(fā)明提供的跳信道序列產(chǎn)生示意圖，以專用信道為界限， 將IEEE 802. 15. 4系統(tǒng)中的16個(gè)信道分為四個(gè)信道組11#、 12#、 13#、 14# 信道為一組；16#、 17#、 18#、 19ft信道為一組；21#、 22ft、 23#、 24#信道為 一組；最后26#信道作為一組。
從每個(gè)信道組中選擇一個(gè)信道組成跳信道序列，使得任何兩個(gè)相鄰信道都 不屬于同一個(gè)重合區(qū)域，選擇步驟如下依次選取每組中的第一個(gè)信道順序
組成一組跳信道序列，接著又選取每組的第二個(gè)信道順序組成一組跳信道序 列，這樣一直選下去，直至所有信道組中的信道都選擇完，最后將三個(gè)專用
信道15ft、 20#、 25tt信道依次放到跳信道序列的最后。從選擇好的跳信道序列 可以看出，任何兩個(gè)相鄰信道都不屬于同一個(gè)重合區(qū)域。所以，當(dāng)用相鄰的 后一信道替換當(dāng)前信道時(shí)，可以保證替換信道不屬于同一受干擾區(qū)域。這樣
選擇序列的好處還存在以下兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)
1. 保證相鄰信道之間相隔20MHz以上帶寬
2. 保證相鄰兩個(gè)駐留周期不停留在同一組重合區(qū)域 在所有得到的16個(gè)跳信道序列中選取不同的起跳點(diǎn)(n)，各信道在序列
中的位置都不同，即所得到的跳信道序列都相互正交，將這16個(gè)相互正交的 序列按需要分配給互干擾范圍內(nèi)的不同網(wǎng)絡(luò)，可保證射頻范圍內(nèi)的不同網(wǎng)絡(luò) 時(shí)刻處于不同的信道，從而避免信道沖突即系統(tǒng)之間的相互干擾。
下面舉一具體實(shí)例說(shuō)明某信道被干擾后如何用其他跳信道序列替換被干 擾信道。
如圖7所示為lltt信道被干擾后的跳信道序列替換圖。假如llft信道被干 擾，根據(jù)后一信道替代當(dāng)前被干擾信道的原則，以16財(cái)言道替換lltt信道，并 將lltt信道列入黑名單并逐級(jí)上報(bào)黑名單直至協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將黑名單信息通 知全網(wǎng)所有設(shè)備，全網(wǎng)設(shè)備收到黑名單后，也按后一信道替代當(dāng)前被干擾信 道的原則，以16#信道替換ll射言道。
如圖8所示為本發(fā)明提供的i = 1時(shí)的一種跳信道序列組合。協(xié)調(diào)器或路 由器根據(jù)跳信道序列起跳點(diǎn)選擇間隔確定鄰接網(wǎng)絡(luò)的起跳點(diǎn)。i為跳信道序列 起跳點(diǎn)選擇間隔，設(shè)置跳信道序列起跳點(diǎn)選擇間隔，當(dāng)協(xié)調(diào)器或路由器選擇 的間隔不同時(shí)，設(shè)備所選擇的起跳點(diǎn)有不同的組合形式。i =1時(shí)表示鄰接網(wǎng) 絡(luò)的起跳點(diǎn)選擇間隔為一，只能選取起跳點(diǎn)為1、 3、 5、 7、 9…；i =2時(shí)表 示鄰接網(wǎng)絡(luò)的起跳點(diǎn)選擇間隔為二，只能選取起跳點(diǎn)為l、 4、 7、 10…；i=3 時(shí)表示鄰接網(wǎng)絡(luò)的起跳點(diǎn)選擇間隔為三，只能選取起跳點(diǎn)為l、 5、 9、 13…。 任何信道在任何一列都沒(méi)有出現(xiàn)兩次，即在同一時(shí)刻沒(méi)有兩個(gè)設(shè)備占用同一信道。
如圖9所示，圖9為本發(fā)明提供的i = 1時(shí)的一種跳信道序列組合被干擾
后的替換情況。當(dāng)工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被IEEE 802. llb系統(tǒng)干擾時(shí)，很顯然， 工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)會(huì)被干擾到連續(xù)4個(gè)信道。如有一個(gè)IEEE 802. lib設(shè)備正 通過(guò)它的I tt信道或者VItt信道或者XItt信道進(jìn)行通信，那么，必然會(huì)干擾 IEEE802. 15.4與之相關(guān)的連續(xù)4個(gè)信道。這時(shí)，我們用跳信道序列中被干擾 信道的后一信道逐一替換被干擾的這4個(gè)信道，4個(gè)替換信道不受IEEE 802. lib當(dāng)前通信設(shè)備的干擾。假設(shè)工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受到IEEE 802. lib系 統(tǒng)I #信道的干擾(相當(dāng)于IEEE802. 15. 4的11#、 12#、 13#、 14#信道均受到 干擾)，根據(jù)后一信道替代當(dāng)前被干擾信道的原則，采用被干擾信道的后一信 道替換當(dāng)前被干擾信道，替換后任何信道在任何一列都沒(méi)有出現(xiàn)兩次，即在 同一時(shí)刻沒(méi)有兩個(gè)設(shè)備占用同一信道。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn) 一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并 不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同 替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中跳信道抗射頻干擾方法，其特征在于，協(xié)調(diào)器選擇網(wǎng)絡(luò)中不易被相鄰系統(tǒng)設(shè)備干擾的信道作為專用信道，根據(jù)專用信道生成本系統(tǒng)跳信道序列并將其廣播至本系統(tǒng)所有設(shè)備；在信標(biāo)幀的載荷中添加包含本系統(tǒng)起跳點(diǎn)和鄰接系統(tǒng)起跳點(diǎn)的跳信道信息；協(xié)調(diào)器使用專用信道周期性發(fā)送信標(biāo)幀；路由器和終端設(shè)備解析信標(biāo)幀，選擇一個(gè)未使用的起跳點(diǎn)作為路由器和終端設(shè)備的當(dāng)前起跳點(diǎn)；如果系統(tǒng)中通信信道被干擾，協(xié)調(diào)器屏蔽被干擾信道，采用在跳信道序列中被干擾信道的下一信道替換被干擾信道，重新確定路由器和終端設(shè)備的新的起跳點(diǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗射頻干擾方法，其特征在于，所述生成跳信 道序列的方法具體包括，以專用信道為界限從每個(gè)信道組中選擇一個(gè)信道組 成跳信道序列，使得任何兩個(gè)相鄰信道都不屬于同一個(gè)重合區(qū)域。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗射頻干擾方法，其特征在于，協(xié)調(diào)器和路由 器定期進(jìn)行信道評(píng)估，根據(jù)丟包率確定信道的通信質(zhì)量等級(jí)，當(dāng)通信質(zhì)量等 級(jí)為壞信道時(shí)，該通信信道為被干擾信道。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗射頻干擾方法，其特征在于，在所有跳信道 序列中選取不同的起跳點(diǎn)，所得到的跳信道序列都相互正交。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗射頻干擾方法，其特征在于，信標(biāo)幀的載荷 部分包含跳信道信息，全網(wǎng)傳遞的跳信道序列只有一個(gè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗射頻干擾方法，其特征在于，協(xié)調(diào)器或路由 器根據(jù)跳信道序列起跳點(diǎn)選擇間隔確定鄰接網(wǎng)絡(luò)的起跳點(diǎn)。
全文摘要
工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中跳信道抗射頻干擾方法，涉及工業(yè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明基于工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議信標(biāo)幀附帶跳信道信息的添加，協(xié)調(diào)器生成本系統(tǒng)的跳信道序列并廣播至全網(wǎng)所有設(shè)備，在信標(biāo)幀的載荷中添加包含本系統(tǒng)起跳點(diǎn)和鄰接系統(tǒng)起跳點(diǎn)的跳信道信息；路由器和終端設(shè)備解析信標(biāo)幀，選擇一個(gè)未使用的起跳點(diǎn)作為當(dāng)前起跳點(diǎn)；協(xié)調(diào)器和路由器動(dòng)態(tài)地對(duì)網(wǎng)絡(luò)的信道進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)丟包率確定被干擾信道，協(xié)調(diào)器屏蔽被干擾信道，采用被干擾信道在跳信道序列中的下一信道替換被干擾信道在跳信道序列中的位置。使在同一射頻范圍內(nèi)的工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間能夠有效避免射頻干擾。利用本發(fā)明可以大幅度提高工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境中的共存性能、提高抗干擾能力。
文檔編號(hào)H04L1/00GK101340209SQ20081007007
公開(kāi)日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月1日
發(fā)明者劉渝燦, 張志強(qiáng), 平 王, 恒 王, 飛 王, 燕 金, 金永翰 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué);韓國(guó)崇實(shí)大學(xué)產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)