一种基于工业无线网络的路由和资源分配算法

由于网络的树型结构需要通过数据报文被不断传播，本协议还设计了一种具有针对性的树型结构线性存储方式。该存储方式结构清晰，所占空间较小，便于节点设备在本地存储自己的子树结构，以及将自己的子树结构以数据报文的形式发送出去。其数据格式如图3所示，数据举例部分依据图1的网络结构，根节点的ID为13，其余节点的ID以字母顺序编号。当一个子节点接收到其所有子节点发送的“子树报告”数据包后，它应组织一个包含自己所有子树的“子树报告”数据包发送给父节点。

3 基于工业无线网络的通信资源分配算法
3.1 信道与时隙的分配原则
由于无线传感器网络的通信特点，不同设备在相互通信时存在干扰。要想同时通信，相邻层之间不可分配相同的信道。对于信道的分配，可以设置n层作为一个信道重复周期。假设n=3，如图4所示，Root节点与第1代通信使用ch1信道，第1代与第2代通信使用ch2信道，第2代与第3代通信使用ch3信道，第3代与第4代通信可以重复使用ch1信道，如此循环。
由于无线传感器网络中的节点一般只装备一套射频装置，所以节点之间进行单播通信时需要分时。
父节点可以向所有子节点发送广播报文，例如：时间同步报文、数据查询报文等。如果不同父节点发送的广播报文覆盖范围重合，子节点在接收时就存在干扰，需要分时。如图4所示，节点1的广播范围覆盖节点4、5，节点2的广播范围覆盖节点6，则节点5和节点6不能同时接收父节点发送的广播报文。在家族树结构中，需要分时通信的情况还包括：父节点相同的节点在与其父节点通信时，需要分时；存在干扰的堂兄弟节点在与其父节点通信时，需要分时。

3.2 通信资源的分配算法

若同一代的节点发送广播报文的覆盖范围都重合，并且堂兄弟节点在与其父节点通信时均存在干扰，以图4的拓扑结构为例，资源的分配结果如图5(a)所示；若同一代的节点发送广播报文的覆盖范围都重合，而堂兄弟节点在与其父节点通信时均不存在干扰，以图4的拓扑结构为例，资源的分配结果如图5(b)所示。