本發(fā)明涉及一種基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在大中型工業(yè)化企業(yè)中，各類設(shè)備組網(wǎng)生產(chǎn)、監(jiān)控得到越來越多的普及；但是有些工業(yè)設(shè)備位置處于偏遠(yuǎn)地域，遠(yuǎn)離其他集群工業(yè)設(shè)備，這種情況下如果使用有線網(wǎng)絡(luò)連接手段，將這些設(shè)備全部組網(wǎng)監(jiān)控帶來的是高昂的材料費(fèi)用和施工費(fèi)用，甚至有些區(qū)域無法進(jìn)行有線網(wǎng)絡(luò)的敷設(shè)。而把握每臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)是生產(chǎn)管理的迫切需求。該情況下可以采用3G無線網(wǎng)絡(luò)等遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信手段獲取設(shè)備狀態(tài)運(yùn)行信息。

雖然3G無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)比較成熟，但由于3G無線網(wǎng)絡(luò)基站建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)水平不高的情況下，3G無線網(wǎng)絡(luò)往往存在連接不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)容易發(fā)生丟包的現(xiàn)象。而工業(yè)設(shè)備采集數(shù)據(jù)的傳輸需要有很強(qiáng)的穩(wěn)定性和可靠性，采集的數(shù)據(jù)要求準(zhǔn)確地傳輸?shù)侥繕?biāo)設(shè)備，因此即使在3G無線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下，也不能隨意的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行丟棄處理，而數(shù)據(jù)如果強(qiáng)制不間斷發(fā)送也可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)通道的堵塞和系統(tǒng)的癱瘓，最終影響設(shè)備的正常運(yùn)行及監(jiān)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸方法，本方法通過獲取并計(jì)算當(dāng)前3G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸成功率以及數(shù)據(jù)的重要性定制數(shù)據(jù)重傳策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的選擇性重傳，有效避免了因3G無線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定造成網(wǎng)絡(luò)堵塞和重要數(shù)據(jù)的丟失，確保設(shè)備的正常運(yùn)行及監(jiān)控。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸方法包括如下步驟：

步驟一、3G無線網(wǎng)絡(luò)中，客戶端采用TCP協(xié)議與服務(wù)器進(jìn)行通信，定義每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行Ы刂箷r(shí)間DETE和數(shù)據(jù)的重要性等級(jí)DIL，傳輸數(shù)據(jù)超過該時(shí)間尚未到達(dá)目的地定義為無用數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)及有效截止時(shí)間DETE和重要性等級(jí)DIL封裝并送入FIFO緩沖區(qū)；

步驟二、根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度K，計(jì)算當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)情況下的數(shù)據(jù)發(fā)送成功率A，

（1）

其中：10<K<31；

步驟三、根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性等級(jí)DIL，定義每一個(gè)等級(jí)的數(shù)據(jù)發(fā)送最小成功率E，并且當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)情況下的數(shù)據(jù)發(fā)送成功率A、數(shù)據(jù)發(fā)送最小成功率E需滿足式（2），

（2）

其中：n為數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送階數(shù)，經(jīng)過換算得到循環(huán)發(fā)送階數(shù)n，

（3）

步驟四、將數(shù)據(jù)發(fā)送至n階重復(fù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，直至數(shù)據(jù)發(fā)送成功或到達(dá)數(shù)據(jù)有效傳輸截止時(shí)間DETD。

進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)的重要性等級(jí)DIL定義為5級(jí)，數(shù)據(jù)的重要性等級(jí)DIL分別為1級(jí)、2級(jí)、3級(jí)、4級(jí)、5級(jí)時(shí)，數(shù)據(jù)發(fā)送最小成功率E分別為50%、60%、70%、80%、90%。

進(jìn)一步，當(dāng)客戶端數(shù)據(jù)通過3G無線網(wǎng)絡(luò)成功發(fā)送至服務(wù)器端，并收到服務(wù)器端的應(yīng)答時(shí)，表示發(fā)送成功，并退出n階數(shù)據(jù)重復(fù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送失敗或沒有收到服務(wù)器端應(yīng)答時(shí)，表示發(fā)送不成功。

進(jìn)一步，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送不成功時(shí)，客戶端獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間T，將系統(tǒng)時(shí)間T與數(shù)據(jù)有效傳輸截止時(shí)間DETD進(jìn)行比較，當(dāng)T大于DETD時(shí)，該數(shù)據(jù)失效并退出n階重復(fù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)T小于DETD時(shí)，將該數(shù)據(jù)重復(fù)n次發(fā)送，直至n等于零。

進(jìn)一步，將經(jīng)n次未發(fā)送的數(shù)據(jù)重新送入FIFO緩沖區(qū)進(jìn)行隊(duì)列排序并且等待發(fā)送。

由于本發(fā)明基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸方法采用了上述技術(shù)方案，即本方法分別定義每個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行Ы刂箷r(shí)間和重要性等級(jí)，并經(jīng)封裝后送入FIFO緩沖區(qū)；根據(jù)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度計(jì)算數(shù)據(jù)發(fā)送成功率，根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性等級(jí)定義數(shù)據(jù)發(fā)送最小成功率，并計(jì)算得到數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送階數(shù)；將數(shù)據(jù)發(fā)送至n階重復(fù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，直至數(shù)據(jù)發(fā)送成功或到達(dá)數(shù)據(jù)有效傳輸截止時(shí)間。本方法通過獲取并計(jì)算當(dāng)前3G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸成功率以及數(shù)據(jù)的重要性定制數(shù)據(jù)重傳策略，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的選擇性重傳，有效避免了因3G無線網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定造成網(wǎng)絡(luò)堵塞和重要數(shù)據(jù)的丟失，確保設(shè)備的正常運(yùn)行及監(jiān)控。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

圖1為本發(fā)明基于3G無線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸方法的邏輯框圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例如圖1所示，本方法在客戶端與服務(wù)器端通過TCP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互之前，對(duì)所交互的數(shù)據(jù)進(jìn)行兩種定義，這里客戶端指分布于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的眾多數(shù)據(jù)采集設(shè)備，服務(wù)器指對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理的數(shù)據(jù)處理中心，客戶端主動(dòng)向服務(wù)器端請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)。兩種數(shù)據(jù)定義包括數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行Ы刂箷r(shí)間DETD和數(shù)據(jù)的重要性等級(jí)DIL。DIL定義為5級(jí)，每級(jí)代表不同的數(shù)據(jù)發(fā)送最小成功率E，數(shù)據(jù)發(fā)送最小成功率E從50%至90%；完成數(shù)據(jù)定義后，將這兩個(gè)關(guān)鍵定義與數(shù)據(jù)組合在一起進(jìn)行封裝，封裝完成的數(shù)據(jù)送入FIFO緩沖區(qū)，與其他封裝完畢的數(shù)據(jù)一起，按照先進(jìn)先出的原則排序；

完成數(shù)據(jù)隊(duì)列（FIFO）排序后，進(jìn)入數(shù)據(jù)發(fā)送環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)發(fā)送前，首先通過AT指令讀取當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度K，根據(jù)指令的規(guī)范，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度一般位于10至31之間。根據(jù)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3G無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度與數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β蚀嬖谝欢ǖ年P(guān)系，在微弱信號(hào)時(shí)隨著信號(hào)強(qiáng)度的增加，數(shù)據(jù)傳輸成功率有著明顯的提高，而隨著信號(hào)增強(qiáng)至一定范圍后，數(shù)據(jù)傳輸成功率趨向于理論傳輸成功率的最大值。通過該現(xiàn)象得到網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度與數(shù)據(jù)傳輸成功率的經(jīng)驗(yàn)公式，該公式總結(jié)了數(shù)據(jù)發(fā)送成功率與網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度的關(guān)系，公式為：

其中： 10<K<31

A表示數(shù)據(jù)發(fā)送成功率，K表示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度。根據(jù)數(shù)據(jù)重要性等級(jí)，得出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送最小成功率E，通過公式可以求出數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送階數(shù)n，

通過該式可以求出在當(dāng)前3G無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，滿足數(shù)據(jù)要求發(fā)送最小成功率E的最少數(shù)據(jù)循環(huán)發(fā)送階數(shù)n。

客戶端將所要通過3G無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)送入n階重復(fù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，當(dāng)數(shù)據(jù)通過3G無線網(wǎng)絡(luò)成功發(fā)送服務(wù)器端，并收到服務(wù)器端的應(yīng)答時(shí)，表示發(fā)送成功，并退出n階重復(fù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送失敗或沒有收到服務(wù)器應(yīng)答時(shí)，表示發(fā)送不成功。此時(shí)客戶端需獲取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間T，將系統(tǒng)時(shí)間T與數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行Ы刂箷r(shí)間DETD進(jìn)行比較，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)間T大于DETD時(shí)，表示這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)失效，此時(shí)退出n階重復(fù)發(fā)送網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)T小于DETD時(shí)，將當(dāng)前n值減1后判斷是否等于零，當(dāng)n≠0時(shí)表示這個(gè)數(shù)據(jù)未完成n次發(fā)送，將這個(gè)數(shù)據(jù)再次發(fā)送；當(dāng)n等于0時(shí)表示數(shù)據(jù)已經(jīng)完成了n次發(fā)送。為了網(wǎng)絡(luò)通道的通暢，以及整體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)均衡傳輸，將完成n次發(fā)送，但并沒有發(fā)送的數(shù)據(jù)重新送入FIFO緩沖區(qū)進(jìn)行隊(duì)列排序，等待再次發(fā)送。

本方法優(yōu)化了數(shù)據(jù)的傳輸策略，解決3G無線網(wǎng)絡(luò)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)連接不穩(wěn)定、容易發(fā)生丟包的問題，通過數(shù)據(jù)定義，最大程度實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，避免數(shù)據(jù)的隨意丟棄處理，以及避免網(wǎng)絡(luò)通道的堵塞和系統(tǒng)的癱瘓，從而確保工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)3G無線網(wǎng)絡(luò)的暢通和設(shè)備的正常運(yùn)行及監(jiān)控。