一种大规模无线电子标签系统的数据交付控制方法
专利汇可以提供一种大规模无线电子标签系统的数据交付控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且大规模无线 电子 标签系统的数据交付控制方法，是一个低成本，超远传输距离，超低功耗，具有高业务实效性要求的，工作可靠的适用于 物联网 大规模无线电子标签系统实现物联网络数据高效传输的方法。本交付控制方法的 发明 通过实现多频协调工作，动态计算和预估频道的拥塞 访问 状况，实现大规模标签集群实时性数据传输的目标。该方法为类星型拓扑物联网大规模集群 节点 数据传输方法提供了一种详细并具有一定实用性和参考性的解决方案。，下面是一种大规模无线电子标签系统的数据交付控制方法专利的具体信息内容。
1.一种大规模无线电子标签系统的数据交付控制方法，该数据交付控制方法使用2个相互独立的信道channelA和channelB，总体流程为：
①网关收到标签A的下行数据a；
②网关执行新一轮信道访问评估：
_1)评估信道channelB当前的访问情况，生成拥塞因子Fa；
_2)计算并评估当前唤醒队列中所有唤醒项在下一轮评估前对信道的访问影响情况，生成拥塞因子Fb；
_3)评估此次唤醒A后对信道channelB的访问预计，生成拥塞因子Fc；
_4)根据Fa，Fb，Fc，产生此次总信道预计评估Rt；
③如果Rt归结可得“信道可用”，将A的唤醒通知信号加入唤醒队列；否则，等待进入下一轮信道评估。(上述第②、③步骤见附图4)。
④A周期性唤醒后，接收到其通知信号后其无线收发单元切换至信道channelB执行数据传输过程，见附图5。
2.根据权利要求1，所述数据交付控制方法使用2个相互独立的信道channelA和channelB，分别传输唤醒通知信号和业务数据，唤醒通知信号用于通知标签唤醒后取走业务数据，在发送唤醒通知信号之前，对channelB信道执行评估过程。所述评估过程的结果决定网关发送目的标签唤醒通知信号的时机；网关评估完成并计算得知“信道可用”，则其开始发送含通知目的标签的信号，目的标签收到通知信号后，获知唤醒通知命令要求，随之建立无线传输过程，从channelB取走业务数据，开始执行整个数据交付过程。
3.根据权利要求1，所述当次总信道预计评估值Rt根据权利要求1所述的Fa，Fb，Fc三个拥塞因子生成；Fa对channelB的当前信号的使用情况进行检测评估，评估指标包括当前链路指标RSSI，链路传输消息类型等；Fb对当前唤醒队列中所有唤醒项在下一轮评估前对信道的访问影响情况，包括其对信道的占用时间，如果当次总信道评估结果为“信道可用”，则网关将加入该目的标签通知信号至通知信号处理模块，目的标签唤醒后执行业务数据传输过程；否则等待下一周期的评估，直至评估结果为可用并把目的标签通知信号加入唤醒队列为止。
4.根据权利要求1，其特征在于满足系统节点规模大，数据传输实时性要求高，电子标签系统节点采用电池供电要求低功耗所提出的一种具有数据交付高实时性和传输信道吞吐控制策略的方法。执行所述管理方法，网关节点动态计算并预知多节点对信道的访问情况，灵活地控制多节点对信道的访问过程，实现大规模系统下数据的高效传输。
一种大规模无线电子标签系统的数据交付控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
系统结构：
本发明对应系统的硬件涉及有源电子标签节点，无线网关和计算机。
这里的有源电子标签节点包含一个可以配置多个工作频道的无线收发单元；所述无线网关的无线特征，是指响应有源电子标签节点的无线收发单元，其至少包含2个收发单元，即用于发送通知标签唤醒的通知信号发送单元和用于传输业务数据的无线收发单元。所述计算机安装有与无线网关通信的业务中间件等软件实体。计算机和无线网关的连接，两者可以通过有线或是无线方式进行通信。无线网关和标签节点的相对位置可固定也可以变化，但要保证两种实体间处于通信范围内。其系统结构见附图1。
系统运行描述：
系统的标签节点在一般情况下处于睡眠态，标签节点周期性主动唤醒，对于传输至特定标签节点的数据，网关单元在目标标签唤醒周期内传输其数据至该标签；标签节点运行系统后首先进行组网通信，以加入网关所维护的网络下；标签组网完毕后，标签节点在在任务通知信道周期性地唤醒监听网关发送的通知信号，该信号配置目的标签唤醒系统后进行数据接收并授权访问业务数据传输信道，达到通知所述目的标签从网关单元取走任务数据的目的。网关与标签各种业务数据之间通过数据传输信道进行通信，见附图2，图3。所述实时性是指标签上下行数据的交付时延在小于对应标签节点的2倍睡眠周期大小范围内的业务数据下达。
系统工作原理：
这里以标签集群的某个标签节点(记为A)为例，叙述其从上电运行系统，到接收其任务数据的整个工作处理过程。
(1)A运行系统后，首先进行组网操作，无线网关组网处理模块响应对应的组网过程；
(2)A组网完毕后，隶属于无线网关所组建的网络节点；
(3)A进入周期性睡眠/唤醒过程，此时A无线收发单元工作频道为监听信道；监听是否存在网关发送给其的唤醒通知信号；
(4)A任务数据(记为a)下发至网关，网关执行所述数据交付控制策略将a交付至A.相关技术问题的处理：
针对前述实现系统节点容量大规模的问题：本发明中的标签集群在监听唤醒通知，传输业务数据等2个工作逻辑中并行，2个过程对信道的使用都采用“按需使用”的方式，避免使用时分复用方式对节点容量产生的制约；网关主动通知标签节点唤醒，避免标签随机醒来主动发起唤醒报告而造成的信道高占空比，从而避免信道拥塞随节点容量成正比例影响的问题；本发明标签集群保证在通信范围内，单网关能管理上万个海量标签节点。
针对前述低功耗的问题：本发明对应的节点无线收发单元发送功耗大于接收功耗，系统标签节点收发单元周期性唤醒接收通知信号，而非主动发送唤醒报告，极大地减少单节点能耗；网关根据信道访问情况控制标签的通知唤醒时机，避免信道拥塞导致标签节点的数据重传，减少唤醒时间，延长系统使用时间；标签节点大部分时间处于睡眠，保证电池使用效用性。
针对前述实时性交付问题：任意时刻，特定标签产生上行数据，随之该节点将通过CSMA机制尽快的将该消息转发至网关；对于下行数据，网关根据信道访问预估评判，“尽快”的去唤醒目的标签，保证下行数据转发的实时性。
CSMA(Carrier Sense Multi-Access)工作方式是指标签发送信号前先监听信道是否被占用，没有占用则发送信号，否则随机延时后再监听发送或延时再监听发送的过程。
附图说明
图2标签节点工作原理示意图
图3标签节点运行状态机图
图4网关执行唤醒策略流程图
图5标签唤醒过程处理流程图
图1中，101表示上位软件系统，102和103分别为网关A和网关B；104、106分别为网关A管理的标签节点；108、110分别为网关B所管理的标签节点；105、107，分别为104标签节点和
106标签节点所绑定的对象，如物品库位。
图2中，201表示睡眠周期Tsi，202为唤醒通知等待接收时间片大小Tai，203为网关开始发送唤醒通知信号的时间点，204表示任务执行时间片Twi，205表示标签接收到自身节点唤醒通知信号的时间点。
图3中，301表示启动状态，302表示组网状态，303表示监听状态，304表示监听超时事件，305表示睡眠周期，306表示睡眠超时事件，307表示任务执行完毕事件，308表示系统激活事件，309表示任务数据传输和任务执行过程。
图4中，401表示开始状态，402表示产生影响因子Fa，Fb，Fc过程，403表示产生此次总信道预计评估值Rt过程，404表示Rt为执行信道可用否的输出判定过程，405为信道可用判定，
406表示把标签A唤醒通知信号加入至唤醒队列，407表示信道不可用判定，408表示执行是否可进入下一次信道评估判定过程，409表示进入下一次评估判定。410为注释说明，说明
402所示的各项影响因子，其中Fa为频道3当前占用因子；Fb为当前所有唤醒项预计对信道3的占用因子；Fc为当前预唤醒项(标签A)预计对信道3的占用因子。
图5中，501表示开始状态，502表示唤醒过程状态，503表示醒来事件，504表示监听等待状态，505表示执行通知唤醒否的判定过程，506表示是判定结果，507表示激活标签节点，切换至业务数据传输频道与网关通信过程，508表示否判定结果，509表示执行监听超时否的判定过程，510表示否判定结果，511表示是判定结果。
具体实施方式
这里以应用在仓储库存业务环境为例进行说明。标签节点通过应用在仓库库存环境中，实现对具体库位物品信息精细化管理的目标。首先将网关部署至具体仓库环境，然后将标签节点与仓库存储库位进行绑定，系统启动后，标签集群就率属于该网关所管理的一个网络，上层软件可以根据标签与库位的映射关系表，下发仓储管理员的作业指示，如闪灯并显示存取对应库位的物品数目等。
假设该库房有30000个库位，部署30000个标签，某一时刻，上层软件系统下发某一作业任务集至网关，该作业任务包括对30个库位将要进行的存取作业，网关根据转发的数据量大小，首先加入其中前25个标签至唤醒任务队列，随后的某个时间点，若干个标签节点任务数据已经传输完毕，网关也实时地通过信道预估结果得知“信道可用”，将接下来的若干个标签节点动态加入至唤醒任务队列，尝试唤醒并执行下发的通信过程。
上述过程中，假设库存存取作业人员在某时刻完成了若干库位的货物存取操作，其在库位对应的标签将产生一个按键确认的任务回执，该标签产生了一个新的上行数据，该标签把该作业任务数据转发至网关，网关又将其交付至上层软件系统。上层软件系统收到该回执后，把对应库位的物品更新信息再次交由网关转发至相应标签节点。
上述30000个无线标签节点平时处于监听频道上每隔3秒(也可改为5秒醒来一次)醒来监听一次网关发送的通知信号，监听持续时间为10ms左右；任意时刻，下发至不同标签节点的数据类型，数据量大小不尽相同，有些需要传输满屏标签点阵数据(长数据)，有些仅传输若干字节的更新表示数据(短数据)，长数据语句需要传输210ms，短数据在14ms左右。网关根据这些数据类型和数据量大小预估传输时间，网关在每加入特定标签的唤醒信号至唤醒队列之前，在尽可能提高信道的通信效率可能情况下，预估信道可用性，实现多个标签节点数据下发的实时性和并行性。上述30个标签的不同业务数据能在10s内全部交付完毕。
本发明无疑为促进上述仓储系统的作业和营运效率提供了技术支撑。
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