一種無線網絡信道質量更新及傳遞方法與流程
2023-10-24 22:18:12 2
本發明涉及本發明屬於無線網絡技術領域，特別涉及一種無線網絡信道質量更新方法。
背景技術：
無線通信發展的背後始終伴隨著一個不斷激化的矛盾,即不斷增長的業務需求一直挑戰著日益匱乏的無線資源承載的極限。為了解決這一矛盾,高資源利用效率的無線通信技術不斷湧現,從蜂窩概念到感知無線電,乃至多網絡共存技術。但是,這些技術仍未跳脫通信系統可靠性與有效性的矛盾,大多數技術是在現有成本和科技水平的約束下在可靠性與有效性之間找到一個較優的權衡。因此,這些技術在提高資源利用率的同時也降低了信號之間的正交性,引入大量同信道幹擾。
在無線網絡工作的2.4ghz頻段，總共有16個信道，現今已經被很多如wifi、藍牙等無線通信技術共同使用。因此，無線網絡在2.4ghz頻段通信時會存在較大幹擾。
無線信道幹擾問題受到了學術界和工業界的廣泛關注,逐漸成為無線通信領域研究的熱點。特別是在某些比較重要的場景，對數據傳輸的可靠性有較高要求，必須考慮2.4ghz頻段的某些信道被幹擾的情況下，如何避開被幹擾信道進行可靠的數據傳輸。目前研究者提出了許多信道檢測方法，這些檢測方法可對信道質量進行評估，也提出一些信道篩選機制，用於將幹擾信道剔出通信網絡。這樣，通信網絡將使用未被幹擾或者幹擾較小的信道通信，提高通信的成功率。
對於動態幹擾較大的惡劣環境，信道質量評估和信道篩選的前提是信道質量信息更新。一些研究者提出使用信道預測的方法來評估之後通信信道可能的質量，以此適應工業無線網絡中的動態幹擾。但是無線網絡幹擾是隨機的，預測性質的信道評估方式還是存在一定的不準確性。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的是提供一種無線網絡信道質量更新及傳遞方法，能夠對網絡信道質量進行可靠評估和篩選，同時具有良好的傳輸效率。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的：
該種基於時隙的無線網絡信道質量更新方法，以2.4ghz頻段存在16個信道為例，但本專利的保護範圍不僅限於此。以2.4ghz頻段存在16個信道例子包括以下步驟：
步驟一：選用路由設備作為信道偵聽設備，將時隙分為普通時隙與偵聽時隙，其中普通時隙用於網絡中各設備通信，偵聽時隙用於檢測信道質量，並根據網絡中的路由器數量確定信道偵聽設備數量和偵聽時隙數目；
步驟二：網關設備為每個偵聽路由設備標識一個序列號，從1到m；
步驟三：偵聽設備根據檢測信道順序的算法依次不重複地檢測所有信道；
步驟四：偵聽路由設備按照偵聽路由設備標識序列號，從小到大依次序把信道質量信息發送給網關設備，網關設備分析處理信道質量信息，根據信道質量優劣情況，按從最優到最劣依次排列信道號，生成優質信道表，並將優質信道表廣播給同網絡中的所有設備,其中，優質信道表中存放的信道個數根據用戶需要或現場環境受幹擾程度而定，現場環境受幹擾越大，優質信道表中信道個數應越少；偵聽路由設備傳送給網關設備的信道質量信息通過信道質量信息幀傳遞，網關設備廣播給所有設備的優質信道列表通過優質信道列表幀傳遞。
進一步，設路由設備數量為n，偵聽路由設備數量為m，則在步驟一中，所述信道偵聽設備數量由路由設備數量確定：n>16時，m＝16，網關設備在所有路由設備中隨機選取m＝16個路由設備作為偵聽路由設備檢測信道質量，其餘路由設備都為普通路由設備；n＝8時,t＝1；當m16時，m＝16，t＝1；當8<n<＝16時,m＝n，t＝1；當n16時，m＝16，網關設備在所有路由設備中隨機選取m＝16個路由設備作為偵聽路由設備檢測信道質量，其餘路由設備都為普通路由設備；n＝8時,t＝1；當m16時，m＝16，t＝1；當8<n<＝16時,m＝n，t＝1；當n<＝8時，m＝n，t＝2。
路由設備時隙具體分配見表1，其中routernumber表示全網中的路由設備序號，總數為n，含有下劃線的數字表示偵聽路由設備序號。
表1：路由設備時隙分配
步驟二：網關設備為每個偵聽路由設備標識一個序列號，從1到m，從而為後續檢測算法提供參數，偵聽路由設備可以自動決定信道檢測號；
步驟三：偵聽設備根據檢測信道順序的算法依次不重複地檢測所有信道；本實施例中，檢測信道順序的算法為：
t＝1時，序列號為i(i∈[1，m])的偵聽路由設備應該檢測的信道號為：edchannelnumi＝{(asn/slotnumber)*m+i+11}％26；
t＝2時，序列號為i的偵聽路由設備兩個時隙分別檢測的信道號為：edchannelnumslot1i＝{[(asn/slotnumber)*m+i]*2-1+11}％26，edchannelnumslot2i＝{[(asn/slotnumber)*m+i]*2+11}％26，其中asn表示絕對時隙，slotnumber表示一個超幀的時隙數量。。
m表示偵聽路由設備總數。
i表示偵聽路由設備順序號，i∈[1，m]。
以m＝16為例，通過此算法計算出在t＝1時，偵聽路由設備檢測信道質量的序列表如表2所示，在t＝2時的偵聽序列表如表3所示，表中空白處表示非檢測信道質量類型的發送、接受、廣播時隙。其中ed11+i表示偵聽信道的序列號為11+i。
表2：t＝1時，檢測信道質量序列表
表3：t＝2時，檢測信道質量序列表
步驟四：網關設備先為偵聽路由設備標識序列號k，1≤k≤m。在sloti—sloti+t時隙，偵聽路由設備檢測完所有信道質量。在sloti+t+1—sloti+t+m時隙，偵聽路由設備按照序列號k，從小到大依次序把信道質量信息發送給網關設備，其傳輸方式如表4所示。網關設備分析處理信道質量信息，根據信道質量優劣情況，按從最優到最劣依次排列信道號，進而生成一個優質信道表。在廣播時隙，網關設備將此優質信道表廣播給同網絡中的所有設備。其中，優質信道表中存放的信道個數根據用戶需要或現場環境受幹擾程度而定，現場環境受幹擾越大，優質信道表中信道個數應越少。
表4：信道質量信息傳輸方式
在步驟四中，偵聽路由設備傳送給網關設備的信道質量信息通過信道質量信息幀傳遞，網關設備廣播給所有設備的優質信道列表通過優質信道列表幀傳遞。
信道質量信息幀的格式為：其前4位用來表示檢測信道號，中間8位用來表示檢測信道質量，從-128db-127db，最後4位為保留位。具體格式如圖2所示。
優質信道列表幀的格式為：使用10個字節，前8個字節用來存儲優質信道，第9個字節的前4位為網關設備下次廣播時的信道號，其餘位保留。具體格式為圖3所示。
本發明的特點在於：本方案選用路由設備作為信道偵聽設備，並根據網絡中的路由器數量確定信道偵聽設備數量和偵聽時隙數目；通過設計偵聽設備檢測信道順序的算法，以使各個偵聽設備能自動的、順序的、不重複的檢測所有信道；通過建立信道質量信息傳輸調度機制，偵聽設備在檢測完所有信道質量後，將信道質量信息立即傳送至網關設備；為了信道質量信息的傳輸，本方案設計了兩種信道質量信息傳遞幀格式，分別為信道質量信息幀、優質信道列表幀，從而大大提高了信道質量信息的傳遞效率。
最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。