實(shí)現(xiàn)LED路燈網(wǎng)絡(luò)的智能監(jiān)控

　　(2)參數(shù)包

　　圖3(b)所示，為LED路燈網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上傳的參數(shù)包格式?？刂乒?jié)點(diǎn)可采用定時輪詢或即時查詢方式獲取網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各LED節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)參數(shù)，如電流值、發(fā)光亮度值等，各LED節(jié)點(diǎn)只有在接到讀取參數(shù)的命令后才會向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送參數(shù)包。參數(shù)包各字段定義如下：

　　包類型：為2;

　　源地址：為上傳參數(shù)LED節(jié)點(diǎn)的地址;

　　包序列號：為上傳參數(shù)LED節(jié)點(diǎn)發(fā)出的參數(shù)包編號;

　　接力模式：由于只有在節(jié)點(diǎn)收到讀取狀態(tài)參數(shù)命令后才會發(fā)送參數(shù)包，因此，參數(shù)包的接力模式由命令包的接力模式確定;

　　狀態(tài)標(biāo)志：為0，表示對應(yīng)LED節(jié)點(diǎn)無故障;為1，表示對應(yīng)節(jié)點(diǎn)有故障;為2，表示對應(yīng)節(jié)點(diǎn)及后繼節(jié)點(diǎn)有故障;

　　狀態(tài)參數(shù)1-3：為LED節(jié)點(diǎn)的有關(guān)參數(shù)，如電流值、電壓值以及LED的發(fā)光亮度值等。

　　(3)應(yīng)答確認(rèn)包

　　圖3(c)所示，為應(yīng)答確認(rèn)包格式。為了實(shí)現(xiàn)可靠傳輸，每個節(jié)點(diǎn)在收到命令包或參數(shù)包后需要發(fā)送應(yīng)答確認(rèn)信息包。如果信息包的發(fā)送(轉(zhuǎn)發(fā))方在設(shè)定的時間內(nèi)沒有收到應(yīng)答確認(rèn)包，則會啟動對該信息包的重新發(fā)送。應(yīng)答確認(rèn)包各字段的數(shù)值定義如下：

　　包類型：為3;

　　節(jié)點(diǎn)地址：發(fā)出確認(rèn)應(yīng)答包節(jié)點(diǎn)的地址。

　　確認(rèn)類型：收到信息包的包類型;

　　確認(rèn)號：為節(jié)點(diǎn)收到信息包的包序列號;

　　2.2網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議

　　LED路燈傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的核心是各節(jié)點(diǎn)對信息包的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。由于每一個節(jié)點(diǎn)的信號覆蓋范圍有限，其信息只能向鄰近的節(jié)點(diǎn)發(fā)送，如要將信息送往遠(yuǎn)處節(jié)點(diǎn)則只能依賴中間節(jié)點(diǎn)的多次轉(zhuǎn)發(fā)。根據(jù)前述1.2定義的條件，節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息包可以分為三種模式，即單跳接力模式，雙跳接力模式和變跳接力模式，各LED節(jié)點(diǎn)將根據(jù)信息包中接力模式字段的定義進(jìn)行選擇。

　　2.2.1單跳接力模式

　　圖2(a)所示，為單跳接力模式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。它是一個比較簡單的轉(zhuǎn)發(fā)模式，要求每個節(jié)點(diǎn)無線信號覆蓋的半徑范圍大于節(jié)點(diǎn)間距L即可，信息包只需往鄰近的前驅(qū)節(jié)點(diǎn)或后繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。在這種模式下，節(jié)點(diǎn)處理收到信息包的方法如下：

　?、俟?jié)點(diǎn)接收一個命令包(如圖3(a))后，向前驅(qū)節(jié)點(diǎn)發(fā)送接收確認(rèn)應(yīng)答包;將命令包中的跳數(shù)減1;比較節(jié)點(diǎn)自身地址(NA)與命令包中目標(biāo)地址的大小，相等則執(zhí)行包中的命令且無須轉(zhuǎn)發(fā)命令包，不等則向后繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該包;如果是廣播命令(目標(biāo)地址值為0xffff)，既在本節(jié)點(diǎn)執(zhí)行該命令同時也向后繼節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該命令包。轉(zhuǎn)發(fā)時的路由地址為：NA+1.當(dāng)命令包傳送到網(wǎng)絡(luò)中的最后一個LED節(jié)點(diǎn)時，跳數(shù)減1后將為0，包將不再被轉(zhuǎn)發(fā)。

　?、诠?jié)點(diǎn)接收到參數(shù)包(如圖3(b))后，只需向后繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送接收確認(rèn)包和向前驅(qū)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)，轉(zhuǎn)發(fā)參數(shù)包的路由地址為：NA-1.

　?、酃?jié)點(diǎn)收到命令包或參數(shù)包后，必須發(fā)送接收確認(rèn)包(如圖3(c))，當(dāng)收到命令包時，確認(rèn)類型值為1，發(fā)送應(yīng)答確認(rèn)包的路由地址為NA-1;當(dāng)收到參數(shù)包時確認(rèn)類型值為2，發(fā)送應(yīng)答確認(rèn)包的路由地址為NA+1.

　　2.2.2雙跳接力模式

　　圖2(b)所示，為雙跳接力模式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。這種模式要求每一個節(jié)點(diǎn)的無線信號覆蓋半徑范圍≥2L.從圖2可知，雙跳接力模式每次跨越兩個節(jié)點(diǎn)，傳送信息包到指定節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)比單跳接力模式要少一半，因此其傳送時延也要小。在雙跳接力模式下，將整個網(wǎng)絡(luò)所有LED節(jié)點(diǎn)按照其地址值的奇偶性分成2個接力鏈，即奇地址節(jié)點(diǎn)鏈和偶地址節(jié)點(diǎn)鏈?？刂乒?jié)點(diǎn)發(fā)送廣播命令時，需要針對奇地址節(jié)點(diǎn)鏈和偶地址節(jié)點(diǎn)鏈分別發(fā)送，命令信息包分別在奇地址節(jié)點(diǎn)鏈和偶地址節(jié)點(diǎn)鏈上同時傳播。在雙跳接力模式下，節(jié)點(diǎn)處理收到信息包的方法如下：

　?、俟?jié)點(diǎn)接收到命令包后的處理方法與單跳接力模式基本相同，但包轉(zhuǎn)發(fā)時的路由地址變?yōu)椋篘A+2.

　?、谕瑯庸?jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包后的處理方法也與單跳接力模式基本相同，只是在包轉(zhuǎn)發(fā)時的路由地址變?yōu)椋篘A-2.

　?、酃?jié)點(diǎn)收到命令包或參數(shù)包后，必須發(fā)送接收確認(rèn)包，當(dāng)收到命令包時，確認(rèn)類型值為1，發(fā)送應(yīng)答確認(rèn)包的路由地址為NA-2;當(dāng)收到參數(shù)包時確認(rèn)類型值為2，發(fā)送應(yīng)答確認(rèn)包的路由地址為NA+2.

　　無論是單跳接力模式還是雙跳接力模式，節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令信息包或參數(shù)信息包后，在規(guī)定的時間內(nèi)未收到確認(rèn)信息包，則需要重發(fā)，重發(fā)次數(shù)一般不超過3次。

　　2.2.3變跳接力模式

　　變跳接力模式實(shí)際上是單跳接力模式和雙跳接力模式的一種補(bǔ)充，主要用于下一跳節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)通信故障時。在單跳接力模式或雙跳接力模式工作時，如果在多次重發(fā)后仍收不到下一跳節(jié)點(diǎn)的應(yīng)答確認(rèn)信息包，說明下一跳節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了通信故障。這時通過改變接力模式，由單跳變雙跳或者由雙跳變單跳可以繞開下一跳有通信故障的節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)信息包的接力傳送。同時，將故障節(jié)點(diǎn)的相關(guān)信息反饋到控制節(jié)點(diǎn)。變跳接力模式要求每一個節(jié)點(diǎn)的無線信號覆蓋半徑范圍≥2L.變跳接力模式分為兩種情況：

　　(1)初始傳送為單跳接力模式

　　設(shè)LED節(jié)點(diǎn)i的地址為NAi，當(dāng)LED節(jié)點(diǎn)i以單跳模式轉(zhuǎn)發(fā)命令包(或參數(shù)包)時，即使重發(fā)，仍然收不到LED節(jié)點(diǎn)i+1(或i-1)的確認(rèn)包，于是斷定下一跳節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障。這時如果傳送的是命令包則從①開始執(zhí)行，如果傳送的是參數(shù)包則執(zhí)行②，因?yàn)楣收瞎?jié)點(diǎn)在傳命令包時已遇上，傳送參數(shù)包時遇故障節(jié)點(diǎn)無須重復(fù)報告故障信息。

　?、貺ED節(jié)點(diǎn)i向控制節(jié)點(diǎn)報告故障節(jié)點(diǎn)信息。此時，節(jié)點(diǎn)i向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送參數(shù)包，包的狀態(tài)參數(shù)置為1，源地址為故障節(jié)點(diǎn)的地址，即NAi+1，發(fā)送參數(shù)包的路由地址為NAi-1.

　?、诟淖兘恿δＪ綖殡p跳模式，將信息包轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)i+2(或i-2)，以繞開故障節(jié)點(diǎn)，路由地址為NAi+2(或NAi-2)，若能收到應(yīng)答確認(rèn)包，則本節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)完成，否則說明遇上了兩個或兩個以上連續(xù)故障節(jié)點(diǎn)，需繼續(xù)執(zhí)行③。

　?、廴绻藭r傳送的是命令包，則LED節(jié)點(diǎn)i需向控制節(jié)點(diǎn)報告故障節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息，狀態(tài)參數(shù)包的狀態(tài)標(biāo)志置為2，源地址為故障節(jié)點(diǎn)的地址，即NAi+2，發(fā)送參數(shù)包的路由地址為NAi-1.隨后，轉(zhuǎn)發(fā)中止。

　　(2)初始傳送為雙跳接力模式

　　當(dāng)LED節(jié)點(diǎn)i(地址為NAi)欲以雙跳接力模式轉(zhuǎn)發(fā)命令包(或參數(shù)包)時，必須對包進(jìn)行分析，根據(jù)接力模式字段的值為2或3，可以判定當(dāng)前為偶地址鏈或奇地址鏈接力模式。當(dāng)NAi的值為奇數(shù)，跳變模式為奇鏈，或者NAi的值為偶數(shù)，跳變模式為偶鏈時，執(zhí)行如下步驟①;當(dāng)NAi的值為奇數(shù)，跳變模式為偶鏈，或者NAi的值為偶數(shù)，跳變模式為奇鏈時，執(zhí)行如下步驟②;

　?、俟?jié)點(diǎn)i以雙跳接力模式轉(zhuǎn)發(fā)命令包(或參數(shù)包)，路由地址為NAi+2(或NAi-2)，如果收不到應(yīng)答確認(rèn)，則下一跳節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障。如果這時轉(zhuǎn)發(fā)的是命令包，則需向控制節(jié)點(diǎn)報告故障，往其前驅(qū)節(jié)點(diǎn)i-2發(fā)送故障信息參數(shù)包，路由地址為NAi-2，故障信息參數(shù)包的源地址(即故障節(jié)點(diǎn)的地址)為NAi+2，狀態(tài)標(biāo)志為1.同時，改用單跳接力模式將信息包轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)i+1(或i-1)，以繞開故障節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)的路由地址為NAi+1(或NAi-1);若能收到確認(rèn)包，則本節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)完成，否則執(zhí)行③;

　?、诠?jié)點(diǎn)i改為單跳接力模式轉(zhuǎn)發(fā)命令包(或參數(shù)包)，路由地址為NAi+1(或NAi-1)，若能收到確認(rèn)包，則本節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)完成，否則，再改用雙跳接力模式轉(zhuǎn)發(fā)，將信息包轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)i+2(或i-2)，以繞開故障節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)發(fā)的路由地址為NAi+2(或NAi-2);若能收到確認(rèn)包，則本節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)完成，否則執(zhí)行③;

　?、壅f明遇上了兩個或兩個以上連續(xù)故障節(jié)點(diǎn)，LED節(jié)點(diǎn)i需向控制節(jié)點(diǎn)報告故障節(jié)點(diǎn)信息。此時，節(jié)點(diǎn)i向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送故障參數(shù)包的狀態(tài)標(biāo)志為2，源地址為故障節(jié)點(diǎn)的地址，即NAi+1，發(fā)送參數(shù)包，路由地址為NAi-1.隨后轉(zhuǎn)發(fā)中止。

　　上述變跳接力模式能解決分散的單個通信故障節(jié)點(diǎn)接力傳送問題。但當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)連續(xù)2個或2個以上通信故障節(jié)點(diǎn)時，則只能報告故障節(jié)點(diǎn)位置而不能再繼續(xù)接力傳送。若要解決連續(xù)多故障節(jié)點(diǎn)的問題，既需要改變接力算法，也需要各節(jié)點(diǎn)的無線信號覆蓋半徑范圍更大。