CN103747490A - 一种组帧方法、传输信息配置方法、装置和通信节点 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组帧方法、传输配置信息配置方法、装置和通信节点，其中一种组帧方法，包括：更新各种类型数据的传输周期；获取网络节点的传输配置信息以配置超帧的帧结构；依据数据类型和传输周期，在传输配置信息中查找每种类型数据对应的通信方式；响应每种类型数据对应的通信方法，得到应用传输配置信息配置的超帧，这样不同类型数据的传输周期可以不同，因此不同超帧内可以包括不同类型的数据，实现在不同网络节点之间按需分布数据。并且同一个超帧内应用传输配置信息配置超帧中数据的通信方式，使得某一超帧内的数据量过大时，可以采用通信方式和传输周期更新的方式将数据调节至不同网络节点中，平衡网络节点间的数据分配。

Description

一种组帧方法、传输信息配置方法、装置和通信节点

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种组帧方法、传输信息配置方法、装置和通信节点。

背景技术

传感器网络是由大量传感器节点通过相互通信形成的网络，在传感器网络中网络协调节点协调传感器节点之间的信道访问控制，每个传感器节点包括传感模块、处理模块、传输模块和电源模块，具有数据采集、数据处理、数据传输三项基本功能。按照传感器节点连接形式，传感器网络分为无线传感器网络和有线传感器网络两部分，其中无线传感器网络不需要固定网络支持，具有快速展开、布设方便等特点，但稳定性和可靠性要劣于有线传感器网络。

在现有传感器网络中，LR-WPAN（Low-rate Wireless Personal AreaNetwork，低速无线个人区域网络）是无线传感器网络的代表性类型之一，其采用的IEEE802.15.4是IEEE（Institute of Electrical and ElectronicsEngineers，电气和电子工程师协会）为LR-WPAN制定的标准协议，是目前无线传感器网络最重要的协议之一。在LR-WPAN中，有两种通信模式可供传感器节点选择：第一种是信标不使能通信（nonbeacon-enabled）模式，在信标不使能通信模式中网络协调节点不发送信标帧，各个传感器节点之间通过非分时隙的载波侦听多路接入/冲突避免算法机制访问信道；第二种是信标使能通信（beancon-enabled）模式，在信标使能通信模式中，传感器节点之间通过网络协调节点发送的周期性信标帧（beacon）保持同步，通过时隙的载波侦听多点接入/冲突避免算法进行信道访问控制。

有线传感器网络的代表性网络之一是：CAN（Controller AreaNetwork，控制器局域网），属于现场总线的范畴，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。但是无论无线传感器网络还是有线传感器网络，传感器节点的统一性、兼容性和安全性以及组成的传感器网络的QoS（Quality of Service，服务质量）是传感器节点设计的重要目标。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种组帧方法和传输配置信息配置方法，用于配置超帧内传输的不同类型数据的通信方式以调整超帧的帧结构，实现通过调整超帧的帧结构方式提高网络的QoS。

本发明还提供了一种组帧装置、传输配置信息配置装置和通信节点，用以保证上述方法在实际中的实现及应用。技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供一种组帧方法，应用于网络节点中，所述方法包括：

更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，所述基本周期是数据传输的最小周期；

获取所述网络节点的传输配置信息，其中所述传输配置信息用于配置超帧内传输数据的通信方式以配置超帧的帧结构；

依据数据类型和所述传输周期，在所述传输配置信息中查找每种类型数据对应的通信方式；

响应所述每种类型数据对应的通信方法，得到应用所述传输配置信息配置的超帧。

优选地，所述获取所述网络节点的传输配置信息，包括：

从存储设备中获取所述网络节点的传输配置信息，所述存储设备与所述网络节点相连。

优选地，所述方法还包括：接收网络协调节点广播的所述传输配置信息，并应用所述传输配置信息配置超帧，其中网络协调节点广播的所述传输配置信息为：所述超帧中任意一种类型数据的传输不满足传输要求时广播的信息。

优选地，所述获取所述网络节点的传输配置信息，包括：获取网络协调节点广播的所述传输配置信息，所述网络协调节点为所述超帧的接收设备。

优选地，所述传输配置信息包括：数据类型、传输周期、通信模式和空间网格编码，所述通信模式表示所述网络节点的工作频点，所述空间网格编码表明所述网络节点的空间位置；

所述响应所述每种类型数据对应的通信方法，得到应用所述传输配置信息配置的超帧，包括：

当不同类型数据的所述传输周期、所述通信模式和所述空间网格编码均相同时，按预设顺序将不同类型的数据依次排队添加至所述超帧的有效域中，且每种类型的数据采用唯一的数据标签标识；

当不同类型数据的所述通信模式和所述空间网格编码均相同时，依据所述传输周期由小到大次序排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用数据标签标识；

当不同类型数据的所述通信模式不同，且所述空间网格编码也不同，不同类型的数据依据所述空间网格编码分配至对应的超帧中。

优选地，所述超帧内不同类型的数据采用统一的数据格式。

另一方面，本发明实施例还提供一种传输配置信息配置方法，应用于网络协调节点，所述方法包括：

获取所述网络节点发送的超帧；

响应所述超帧内的数据，以判断数据的传输质量是否满足传输需求；

当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数；

广播所述传输配置信息。

优选地，当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数，包括：

当一个所述超帧内数据的传输次数不满足传输需求时，缩短不满足传输需求的所述网络节点的传输周期；

当至少任意两个所述超帧内数据的类型和传输周期相同时，将类型和传输周期相同的数据的通信模式更改为：f_i=f_i+1，空间网格编码设定为：w_i=w_i+f_i，所述通信模式表明所述网络节点的通信方式，所述空间网格编码表明所述网络节点的空间位置。

再一方面，本发明实施例再提供一种组帧装置，应用于网络节点中，所述装置包括：

更新单元，用于更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，所述基本周期是数据传输的最小周期；

获取单元，用于获取所述网络节点的传输配置信息，其中所述传输配置信息用于配置超帧内传输数据的通信方式以配置超帧的帧结构；

查找单元，用于依据数据类型和所述传输周期，在所述传输配置信息中查找每种类型数据对应的通信方式；

配置单元，用于响应所述每种类型数据对应的通信装置，得到应用所述传输配置信息配置的超帧。

优选地，所述获取单元所述网络节点的传输配置信息，包括：

从存储设备中获取所述网络节点的传输配置信息，所述存储设备与所述网络节点相连。

优选地，所述装置还包括：接收单元，用于接收网络协调节点广播的所述传输配置信息，并触发所述配置单元应用所述传输配置信息配置超帧，其中网络协调节点广播的所述传输配置信息为：所述超帧中任意一种类型数据的传输不满足传输要求时广播的信息。

优选地，所述获取单元获取所述网络节点的传输配置信息，包括：获取网络协调节点广播的所述传输配置信息，所述网络协调节点为所述超帧的接收设备。

优选地，所述传输配置信息包括：数据类型、传输周期、通信模式和空间网格编码，所述通信模式表示所述网络节点的工作频点，所述空间网格编码表明所述网络节点的空间位置；

所述配置单元响应所述每种类型数据对应的通信装置，得到应用所述传输配置信息配置的超帧，包括：

当不同类型数据的所述传输周期、所述通信模式和所述空间网格编码均相同时，按预设顺序将不同类型的数据依次排队添加至所述超帧的有效域中，且每种类型的数据采用唯一的数据标签标识；

当不同类型数据的所述通信模式和所述空间网格编码均相同时，依据所述传输周期由小到大次序排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用数据标签标识；

当不同类型数据的所述通信模式不同，且所述空间网格编码也不同，不同类型的数据依据所述空间网格编码分配至对应的超帧中。

优选地，所述超帧内不同类型的数据采用统一的数据格式。

再一方面，本发明实施例再提供一种网络节点，包括上述组帧装置。

再一方面，本发明实施例再提供一种传输配置信息配置装置，应用于网络协调节点，所述装置包括：

获取单元，用于获取所述网络节点发送的超帧；

响应单元，用于响应所述超帧内的数据，以判断数据的传输质量是否满足传输需求；

更改单元，用于当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数；

广播单元，用于广播所述传输配置信息。

优选地，所述更改单元当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数，包括：

当一个所述超帧内数据的传输次数不满足传输需求时，缩短不满足传输需求的所述网络节点的传输周期；

当至少任意两个所述超帧内数据的类型和传输周期相同时，将类型和传输周期相同的数据的通信模式更改为：f_i=f_i+1，空间网格编码设定为：w_i=w_i+f_i，所述通信模式表明所述网络节点的通信方式，所述空间网格编码表明所述网络节点的空间位置。

再一方面，本发明实施例还提供一种网络协调节点，包括上述传输配置信息配置装置。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

通过上述技术方案，首先更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，这样不同类型数据的传输周期可以不同，因此不同超帧内可以包括不同类型的数据，实现在不同网络节点之间按需分布数据。

并且同一个超帧内应用传输配置信息配置超帧中数据的通信方式，这样使得某一超帧内的数据量过大时，可以采用通信方式和传输周期更新的方式将数据调节至不同网络节点中，平衡网络节点间的数据分配。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种组帧方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种传输配置信息配置的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种组帧方法的另一种流程图；

图4是本发明实施例提供的传输配置信息码薄的示意图；

图5是本发明实施例提供的超帧配置的一种示意图；

图6是本发明实施例提供的超帧配置的另一种示意图；

图7是本发明实施例提供的超帧配置的再一种示意图；

图8是本发明实施例提供的网络节点配置的示意图；

图9是本发明实施例提供的不同网络节点的超帧配置示意图；

图10是图9所示重配置后的超帧配置示意图；

图11是本发明实施例提供的一种组帧装置的结构示意图；

图12是本发明实施例提供的一种传输配置信息配置装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，其示出了本发明实施例提供的一种组帧方法的流程图，应用于网络节点中，该网络节点为网络中与采集数据的设备直接通信的节点，可以用于获取设备采集的数据并将数据发送至网络中的其他节点。本发明实施例提供的组帧方法可以包括以下步骤：

101：更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，基本周期是数据传输的最小周期。

可以理解的是：基本周期可以是传感网络中对传输质量要求最高的数据的传输周期，如视频数据，本发明实施例并不限定其具体取值，其可根据不同应用进行设置。

传输周期是某一类型数据连续传输的时间间隔，即第i次传输数据和第i+1次传输数据的时间间隔。但如果在一较长传输周期，数据无变化时，在对任意一种类型数据的传输周期进行更新是通过统计某段传输时间内该种类型数据的变化情况进行更新。

例如：在1小时内对传输的温度数据进行统计，发现1小时内温度数据基本不变（上下浮动小），则将温度数据的传输周期更新为1小时。并且在更新传输周期后，仍需要对后续传输的温度数据继续进行统计分析，在其传输周期发生变化后，重新更新传输周期。

通过上述更新传输周期，可以使得不同类型数据的传输周期可以不同，因此不同超帧内可以包括不同类型的数据，实现在不同网络节点之间按需分布数据。并且对于不同类型数据的传输时间要求匹配传输周期以更好的提高网络的QoS，如缩短视频数据的传输周期，这样在播放视频时，视频数据传输次数的增加使得视频的流畅度提高，进而提高网络的QoS。

102：获取网络节点的传输配置信息，其中传输配置信息用于配置超帧内传输数据的通信方式以配置超帧的帧结构。

在本发明实施例中，通信方式至少用于指示网络节点工作的工作频点和数据在哪个网络节点的超帧内传输。由于超帧内不同类型的数据可以采用不同传输周期，且不同网络节点应用传输配置信息可以得到不同的工作频点和数据，所以网络节点传输的超帧内可携带不同类型的数据，在不同频点和不同周期内传输超帧，实现对超帧的帧结构的调整以满足网络对不同类型数据的传输要求，提供网络的QoS。

具体的，数据变化小的数据可以配置较大的传输周期，数据变化大的数据可以配置较小的传输周期，这样在一个超帧内携带的数据的类型会不同，且可以实现在同一超帧内传输多次相同类型数据在不同时间内的具体取值，实现对超帧的帧结构调整。例如视频数据的传输周期较小，在一个超帧内可以包括两个视频数据以保证视频播放的流畅度。

在本发明实施例中，获取网络节点的传输配置信息的一种可行方式是：从与网络节点相连的存储设备中获取网络节点的传输配置信息。存储设备中的传输配置信息可以在预设周期内重新设置，这种重新设置可以依据对一定时间内数据统计分析得出。当然，网络节点在应用传输配置信息配置超帧后，还可以进一步接收与网络节点交互的网络协调节点广播的传输配置信息进行配置，该网络协调节点接收至少一个网络节点发送的超帧，在判断超帧中任意一种类型数据的传输不满足传输要求时对超帧内的帧结构进行重新设置，得到对应的传输配置信息并广播。网络节点接收到广播的传输配置信息后对超帧进行重新配置。

在另一些可行方式中，网络节点可以单独获取网络协调节点广播的传输配置信息进行配置。这种广播传输配置信息的方式可以实现对不同网络节点中超帧的帧结构的同步更新，但相对于从存储设备中获取传输配置信息的方式来说，需要消耗通信资源。从存储设备中获取传输配置信息的方式可以在不消耗通信资源的情况下对单个网络节点进行配置。

103：从传输配置信息中提取数据的类型和传输周期，并查找每种类型数据对应的通信方式。

104：响应每种类型数据对应的通信方法，得到应用传输配置信息配置的超帧。

在本发明实施例中，传输配置信息可以包括：数据类型、传输周期、通信模式和空间网格编码，通信模式表示网络节点的通信方式，空间网格编码表明网络节点的空间位置。由于超帧内数据类型和传输周期已知，所以通过数据类型和传输周期可以从传输配置信息中查找到不同类型数据的通信方法。

并且在配置超帧时依据传输配置信息中不同类型数据对应的参数，得到的超帧的帧结构不同。比如：

当不同类型数据的传输周期、通信模式和空间网格编码均相同时，按预设顺序将不同类型的数据依次排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用唯一的数据标签标识。

当不同类型数据的通信模式和空间网格编码均相同时，依据传输周期由小到大次序排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用数据标签标识。

当不同类型数据的通信模式不同，且空间网格编码也不同，不同类型的数据依据空间网格编码分配至对应的超帧中。

进一步，超帧添加不同类型数据时，可以采用统一的数据格式编辑不同类型数据，这样在提高网络的QoS的同时，还可以在前端数据采集和后端数据传输时，提高数据的兼容性。并且为了提高数据安全性可以采用现有加密算法对数据进行加密。

例如超帧可以采用IPV6（Internet Protocol Version6，下一代互联网协议）数据格式保证了网络后续数据传输的统一性。针对各种类型的数据，在带宽有限的情况下，采用6LowPAN（IPv6over Low power WirelessPersonal Area Network，基于IPv6的低速无线个域网）技术将上层IPV6帧重新打包成小的数据包的方式进行传输。

应用上述技术方案，网络节点应用组帧方法首先更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，这样不同类型数据的传输周期可以不同，因此不同超帧内可以包括不同类型的数据，实现在不同网络节点之间按需分布数据。

并且同一个超帧内应用传输配置信息配置超帧中数据的通信方式，这样使得某一超帧内的数据量过大时，可以采用通信方式和传输周期更新的方式将数据调节至不同网络节点中，平衡网络节点间的数据分配。

请参阅图2，其示出了本发明实施例中一种传输配置信息配置方法的流程图，应用于网络协调节点，该网络协调节点可以是网络中的交换机或者网关，用于将超帧向其他网络中传输，其配置传输配置信息的过程可以包括以下步骤：

201：获取网络节点发送的超帧。其中网络协调节点如何接收网络节点发送的超帧与网络拓扑相关，一种可行方式是：在网络中，网络协调节点和网络节点相连，网络协调节点直接接收网络节点发送的超帧。另一种可行方式是：网络协调节点和网络节点之间连接有至少一个中转节点，网络协调节点接收网络节点通过中转节点转发的超帧。

202：响应超帧内的数据，以判断数据的传输质量是否满足传输需求。

在本发明实施例中，网络协调节点在接收到超帧后，对超帧内的数据进行分析以判断数据的传输质量是否满足传输需求。由于超帧内数据类型不同，在判断数据的传输质量时是对任意一种类型的数据的传输质量进行判断，并且由于类型不同时，传输质量的要求也不同，因此判断之前首先获取数据类型，在对其传输质量进行判断。

例如：视频类型的数据要求在一个超帧内包括两段视频数据，因此视频数据周期要小，且在一个超帧内有两个数据块添加视频数据。当超帧内包括一段视频数据时，表示数据的传输质量不满足传输需求，此时需要对传输配置信息中视频数据的配置参数进行更改。

203：当数据的传输质量不满足传输需求时，更改不满足传输需求的网络节点的配置参数。

在一些示例中，更改传输配置信息中不满足传输需求的网络节点的配置参数，包括：当一个超帧内数据的传输次数不满足传输需求时，缩短不满足传输需求的网络节点的传输周期，以使视频数据在一个超帧内可以发送多次。在另一些示例中，更改传输配置信息中不满足传输需求的网络节点的配置参数，包括：当至少任意两个超帧内数据的类型和传输周期相同时，将类型和传输周期相同的数据的通信模式更改为：f_i=f_i+1，将空间网格编码设定为：w_i=w_i+f_i，其中通信模式表明网络节点的通信方式，空间网格编码表明网络节点的空间位置。

在本发明实施例中，无线传感网络中的所有网络节点被划分至不同节点组中，每个节点组中的网络节点的数目可以相同，因此在本发明实施例中空间网格编码w_i的一种可行方式为：网络节点所属节点组号，而通信模式f_i的一种可行方式为：网络节点的工作频点。

在本发明实施例中，每三个网络节点为一组，在经过传输周期（时分）、通信模式（频分）和空间网格编码（空分）可以使得不同网络节点在不同空间、不同频点以及不同的时间段内传输超帧，避免超帧之间的相互干扰，提高传输稳定性。

204：广播传输配置信息。网络协调节点可以以广播帧的方式将多个网络节点的传输配置信息同时进行广播，这样各个网络节点可以依据传输配置信息对超帧及自身传输方式同时进行更改。

下面以IEEE802.15.4的超帧为例进行介绍，详细阐述本发明实施例阐述的组帧方法和传输配置信息配置方法，具体可以参阅图3所示，包括以下步骤：

301：对各种类型数据的传输周期进行更新。

如果某种类型数据的实际传输周期tr满足：（n-1）p<tr<np，则更新后的传输周期为(n-1)p。在本发明实施例中，一个超帧的数据区内应当允许所有类型数据至少传输一次，即在最坏情况下，所有类型数据共同竞争节点计算和存储资源的情况下，所有类型数据都可取得一次成功组包的机会，如果设定d_i为类型i的数据的数据包大小，则SO（SuperframeOrder，超帧级数）的取值应使得下面的不等式成立：

≤aBaseSuperframeDuration×2^SOsymbols×250×10³

其中，250×10³为IEEE802.15.4规定的通信速率。初始化时，SO值取SO的最大值，记为SO_max。symbols是802.15.4协议规定的一种时间单位，1Symbol=16micro seconds。aBaseSuperframeDuration是超帧级数（SO）为0时形成一个超帧所占的符号数（960symbols）。

302：检查网络节点的卡槽内是否插卡，其中插在卡槽内的卡作为网络节点连接的存储设备，其可以用于存储传输配置信息，若有卡，则进入步骤303，否则进入步骤308。

303：读取存储设备中的超帧信息，其中超帧信息用于配制网络节点，其以文本形式存储在存储设备中，一般分为三行，第一行为传输配置信息，可以包括：数据类型和传输周期、通信模式和空间网格编码；第二行包括：加密算法；第三行为空白行。

其中第一行配置的选定可以通过查询传输信息配置码簿确定，如图4所示，示出了传输信息配置码薄的示意图。基于传输信息配置码簿得到的一类数据包表示为：(d_i，jp，c_m，s_k)，d_i表示数据类型，p表示数据传输的最小周期，jp则为最大允许传输周期，c_m表示通信模式,s_k为空间网格编码。空间网格编码的分配原则为：以邻近节点可相互配合完成，以地址或数据为中心进行分配。传输信息配置码簿中，数据类型、空间网格编码、数据周期和通信模式可重复。

在本发明实施例中，常见数据类型示例为各类开关量、各类模拟量、各类数字量、音频、视频信息。其中p=BI_min，jp=BI_max。BI_max为BO（BeaconOrder，信标级数）取最大值时的帧间隔,BI_min为BO取所允许最小值时的帧间隔。BI（Beacon Interval，发送周期）与BO之间计算公式为：

BI=aBaseSuperframeDuration×2^BOsymbols。

304：根据传输配置信息中第一项数据类型确定数据包的大小，根据第二项传输周期确定在超帧中的分布顺序，上述参数相同时，按照默认分布顺序或顺机分配分布顺序。每种类型数据前通过添加约定的数据标签标识进行类型识别。

在一些示例中，当不同类型数据的传输周期、通信模式和空间网格编码均相同时，按预设顺序将不同类型的数据依次排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用唯一的数据标签标识，如图5所示。

在另一些示例中，当不同类型数据的通信模式和空间网格编码均相同时，依据传输周期由小到大次序排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用数据标签标识，如图6所示。

在图5至图6中，每种类型的数据采用数据标签——Labeli标识，每一帧可以传输一种类型的数据。当然在一帧中也可传输不同类型的数据，不同类型的数据间用Labeli标识分隔。

在其他示例中，当不同类型数据的通信模式不同，且空间网格编码也不同，不同类型的数据依据空间网格编码分配至对应的超帧中，如图7所示。

305：网络节点根据数据类型和传输周期确定数据缓存区。

306：当缓存区周期性生成超帧后，采用现有加密算法对超帧内的数据进行加密保护，以提高数据安全性。

307：将超帧在存储设备中保存或向网络中的其他节点传输。

308：网络节点按照初始化时的默认配置来配置超帧并传输。

309：网络协调节点响应超帧内的数据，以判断数据的传输质量是否满足传输需求，如果是，进入步骤310，否则继续执行308。

310：网络协调节点对各个网络节点进行重配置。其中对网络节点的参数计算公式为：

k=k+1，BI_current=BI_max2^k，

P_i=(n-1)p。其中k为帧间隔分配参数值，i为不满足传输要求的数据类型，n为不满足传输要求的数据对应的传输周期，通过计算将其所在网络节点的传输周期降低。

如果信息配置码簿中，前两个参数的配置范围不满足QoS要求，则通过调整通信模式和空间网络编码进行配置。一种可行的调整公式为：

f_i=f_i+1；

w_i=w_i+f_i。

其中f_i∈{0,1,2}为通信模式，在本发明实施例中，以工作频点表示痛心模式，在IEEE802.15.4下选择了括号内所示的三个不同工作频点以表明网络节点的工作频点。空间网格编码配置w_i采用网络节点所属组号方式表示。

并且在本发明实施例中以w_i+1,j=w_i+3+j表示节点组号和网络节点编号之间的关系，其中无线传感网络中每3个网络节点被划分为一组，每组网络节点的节点组编号w_i，j为网络节点在w_i的编号，w_i+1,j为网络节点在无线传感网络中的编号，通过w_i+1,j=w_i+3+j这一公式，在获知w_i+1,j的情况下，即可知其所在节点组。

当然，在实际应用过程中，还可以在每个节点组中分配其他个数的网络节点，则表示节点组号和网络节点编号之间的关系式为：w_i+1,j=w_i+i+j，i为每个节点组中网络节点的个数。

生成f_i和w_i后，赋予f_i和w_i的网络节点的其他参数在信息配置码簿中被恢复为初始值。以上参数在广播配置帧中的存储格式可以参照信息配置码簿，并且在每行信息之前添加网络节点的标识。

311：网络协调节点向各网络节点广播配置帧，该配置帧内包括传输配置信息。

312：各网络节点从配置帧内选择自身的传输配置信息。

下面以图8作为具体实施例，进一步详细说明本发明提供的技术方案。在图8中示出了本实施例的拓扑结构，并示出了不同网络节点Nodei根据图4所示传输信息配置码簿得到的传输配置信息。

在图8所示网络拓扑的初始状态下，4种类型的数据包data1，data2，data3和data4采用通信模式0在Node1中一个超帧周期内均可发送一次，如图9所示。此时同一空间编码组中的Node2和Node3处于休眠状态。经网络协调节点确认，接收到的data1传输时延不满足传输要求。但是在目前Node1帧结构下已没有调整的空间。

此时网络协调节点通过广播传输配置信息启动Node2,Node2采用通信模式1（选用另一频点f1）在原周期内实现大块数据data4传输要求，但将Node1将传输周期缩短一倍，实现data1的传输质量要求。data2、data3保持原有传输质量，Node3保持休眠状态，如图10所示。

与上述方法实施例相对应，本发明实施例还提供一种组帧装置，应用于网络节点中，其结构示意图如图11所示，可以包括：更新单元11、获取单元12、查找单元13和配置单元14。其中，

更新单元11，用于更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，基本周期是数据传输的最小周期。

可以理解的是：基本周期可以是无线传感网络中对传输质量要求最高的数据的传输周期，如视频数据。传输周期是某一类型数据连续传输的时间间隔，即第i次传输数据和第i+1次传输数据的时间间隔。但如果在一较长传输周期，数据无变化时，对任意一种类型数据的传输周期进行更新是通过统计某段传输时间内该种类型数据的变化情况进行更新。

例如：在1小时内对传输的温度数据进行统计，发现1小时内温度数据基本不变（上下浮动小），则将温度数据的传输周期更新为1小时。并且在更新传输周期后，仍需要对后续传输的温度数据继续进行统计分析，在其传输周期发生变化后，重新更新传输周期。

通过上述更新传输周期，可以使得不同类型数据的传输周期可以不同，因此不同超帧内可以包括不同类型的数据，实现在不同网络节点之间按需分布数据。并且对于不同类型数据的传输时间要求匹配传输周期以更好的提高网络的QoS，如缩短视频数据的传输周期，这样在播放视频时，视频数据传输次数的增加使得视频的流畅度提高，进而提高网络的QoS。

获取单元12，用于获取网络节点的传输配置信息，其中传输配置信息用于配置超帧内传输数据的通信方式以配置超帧的帧结构。

在本发明实施例中，通信方式至少用于指示网络节点工作的工作频点和数据在哪个网络节点的超帧内传输。由于超帧内不同类型的数据可以采用不同传输周期，且不同网络节点应用传输配置信息可以得到不同的工作频点和数据，所以网络节点传输的超帧内可携带不同类型的数据，在不同频点和不同周期内传输超帧，实现对超帧的帧结构的调整以满足网络对不同类型数据的传输要求，提供网络的QoS。

一些示例中，获取单元12可以从与网络节点相连的存储设备中获取网络节点的传输配置信息。存储设备中的传输配置信息可以在预设周期内重新设置，这种重新设置可以依据对一定时间内数据统计分析得出。当然，网络节点在应用传输配置信息配置超帧后，还可以进一步接收与网络节点交互的网络协调节点广播的传输配置信息进行配置，该网络协调节点接收至少一个网络节点发送的超帧，在判断超帧中任意一种类型数据的传输不满足传输要求时对超帧内的帧结构进行重新设置，得到对应的传输配置信息并广播。网络节点接收到广播的传输配置信息后对超帧进行重新配置。

在另一些可行方式中，获取单元12可以单独获取网络协调节点广播的传输配置信息进行配置。这种广播传输配置信息的方式可以实现对不同网络节点中超帧的帧结构的同步更新，但相对于从存储设备中获取传输配置信息的方式来说，需要消耗通信资源。从存储设备中获取传输配置信息的方式可以在不消耗通信资源的情况下对单个网络节点进行配置。

查找单元13，用于依据数据类型和传输周期，在传输配置信息中查找每种类型数据对应的通信方式。

配置单元14，用于响应每种类型数据对应的通信装置，得到应用传输配置信息配置的超帧。

在本发明实施例中，传输配置信息可以包括：数据类型、传输周期、通信模式和空间网格编码，通信模式表示网络节点的工作频点，空间网格编码表明网络节点的空间位置。由于超帧内数据类型和传输周期已知，所以通过数据类型和传输周期可以从传输配置信息中查找到不同类型数据的通信方法。

并且在配置超帧时依据传输配置信息中不同类型数据对应的参数，得到的超帧的帧结构不同。比如：

一些示例中，配置单元14可以在不同类型数据的传输周期、通信模式和空间网格编码均相同时，按预设顺序将不同类型的数据依次排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用唯一的数据标签标识。

另一些示例中，配置单元14在不同类型数据的通信模式和空间网格编码均相同时，依据传输周期由小到大次序排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用数据标签标识。

其他示例中，配置单元14在可以不同类型数据的通信模式不同，且空间网格编码也不同，不同类型的数据依据空间网格编码分配至对应的超帧中。

进一步，超帧添加不同类型数据时，可以采用统一的数据格式编辑不同类型数据，这样在提高网络的QoS的同时，还可以在前端数据采集和后端数据传输时，提高数据的兼容性。并且为了提高数据安全性可以采用现有加密算法对数据进行加密。

当网络节点包括上述图11所示的组帧装置时，其可以通过更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，这样不同类型数据的传输周期可以不同，因此不同超帧内可以包括不同类型的数据，实现在不同网络节点之间按需分布数据。

并且同一个超帧内应用传输配置信息配置超帧中数据的通信方式，这样使得某一超帧内的数据量过大时，可以采用通信方式和传输周期更新的方式将数据调节至不同网络节点中，平衡网络节点间的数据分配。

此外本发明实施例还提供一种应用于网络协调节点的传输配置信息配置装置，其结构示意图如图12所示，可以包括：获取单元21、响应单元22、更改单元23和广播单元24。其中，

获取单元21，用于获取网络节点发送的超帧。

可以理解的是：获取单元21如何接收网络节点发送的超帧与网络拓扑相关，一种可行方式是：在网络中，网络协调节点和网络节点相连，获取单元21直接接收网络节点发送的超帧。另一种可行方式是：网络协调节点和网络节点之间连接有至少一个中转节点，获取单元21接收网络节点通过中转节点转发的超帧。

响应单元22，用于响应超帧内的数据，以判断数据的传输质量是否满足传输需求。在本发明实施例中，网络协调节点在接收到超帧后，对超帧内的数据进行分析以判断数据的传输质量是否满足传输需求。由于超帧内数据类型不同，在判断数据的传输质量时是对任意一种类型的数据的传输质量进行判断，并且由于类型不同时，传输质量的要求也不同，因此判断之前首先获取数据类型，在对其传输质量进行判断。

更改单元23，用于当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数。

在一些示例中，更改传输配置信息中不满足传输需求的网络节点的配置参数，包括：当一个超帧内数据的传输次数不满足传输需求时，缩短不满足传输需求的网络节点的传输周期，以使视频数据在一个超帧内可以发送多次。在另一些示例中，更改传输配置信息中不满足传输需求的网络节点的配置参数，包括：当至少任意两个超帧内数据的类型和传输周期相同时，将类型和传输周期相同的数据的通信模式更改为：f_i=f_i+1，空间网格编码设定为：w_i=w_i+f_i，其中通信模式表明网络节点的通信方式，空间网格编码表明网络节点的空间位置。

在本发明实施例中，每三个网络节点为一组，在经过传输周期（时分）、通信模式（频分）和空间网格编码（空分）可以使得不同网络节点在不同空间、不同频点以及不同的时间段内传输超帧，避免超帧之间的相互干扰，提高传输稳定性。

广播单元24，用于广播传输配置信息。

上述图12所示的传输配置信息配置装置可以应用于网络协调节点中，网络协调节点可以以广播帧的方式将多个网络节点的传输配置信息同时进行广播，这样各个网络节点可以依据传输配置信息对超帧及自身传输方式同时进行更改。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置类实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种组帧方法、传输配置信息配置方法、装置及通信节点进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (18)

1.一种组帧方法，其特征在于，应用于网络节点中，所述方法包括：

更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，所述基本周期是数据传输的最小周期；

获取所述网络节点的传输配置信息，其中所述传输配置信息用于配置超帧内传输数据的通信方式以配置超帧的帧结构；

依据数据类型和所述传输周期，在所述传输配置信息中查找每种类型数据对应的通信方式；

响应所述每种类型数据对应的通信方法，得到应用所述传输配置信息配置的超帧。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述网络节点的传输配置信息，包括：

从存储设备中获取所述网络节点的传输配置信息，所述存储设备与所述网络节点相连。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：接收网络协调节点广播的所述传输配置信息，并应用所述传输配置信息配置超帧，其中网络协调节点广播的所述传输配置信息为：所述超帧中任意一种类型数据的传输不满足传输要求时广播的信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述网络节点的传输配置信息，包括：获取网络协调节点广播的所述传输配置信息，所述网络协调节点为所述超帧的接收设备。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述传输配置信息包括：数据类型、传输周期、通信模式和空间网格编码，所述通信模式表示所述网络节点的工作频点，所述空间网格编码表明所述网络节点的空间位置；

所述响应所述每种类型数据对应的通信方法，得到应用所述传输配置信息配置的超帧，包括：

当不同类型数据的所述传输周期、所述通信模式和所述空间网格编码均相同时，按预设顺序将不同类型的数据依次排队添加至所述超帧的有效域中，且每种类型的数据采用唯一的数据标签标识；

当不同类型数据的所述通信模式和所述空间网格编码均相同时，依据所述传输周期由小到大次序排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用数据标签标识；

当不同类型数据的所述通信模式不同，且所述空间网格编码也不同，不同类型的数据依据所述空间网格编码分配至对应的超帧中。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述超帧内不同类型的数据采用统一的数据格式。

7.一种传输配置信息配置方法，其特征在于，应用于网络协调节点，所述方法包括：

获取所述网络节点发送的超帧；

响应所述超帧内的数据，以判断数据的传输质量是否满足传输需求；

当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数；

广播所述传输配置信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数，包括：

当一个所述超帧内数据的传输次数不满足传输需求时，缩短不满足传输需求的所述网络节点的传输周期；

当至少任意两个所述超帧内数据的类型和传输周期相同时，将类型和传输周期相同的数据的通信模式更改为：f_i=f_i+1，空间网格编码设定为：w_i=w_i+f_i，所述通信模式表明所述网络节点的通信方式，所述空间网格编码表明所述网络节点的空间位置。

9.一种组帧装置，其特征在于，应用于网络节点中，所述装置包括：

更新单元，用于更新各种类型数据的传输周期，以使每种类型数据的传输周期为基本周期的整倍数，所述基本周期是数据传输的最小周期；

获取单元，用于获取所述网络节点的传输配置信息，其中所述传输配置信息用于配置超帧内传输数据的通信方式以配置超帧的帧结构；

查找单元，用于依据数据类型和所述传输周期，在所述传输配置信息中查找每种类型数据对应的通信方式；

配置单元，用于响应所述每种类型数据对应的通信装置，得到应用所述传输配置信息配置的超帧。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取单元所述网络节点的传输配置信息，包括：

从存储设备中获取所述网络节点的传输配置信息，所述存储设备与所述网络节点相连。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：接收单元，用于接收网络协调节点广播的所述传输配置信息，并触发所述配置单元应用所述传输配置信息配置超帧，其中网络协调节点广播的所述传输配置信息为：所述超帧中任意一种类型数据的传输不满足传输要求时广播的信息。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述获取单元获取所述网络节点的传输配置信息，包括：获取网络协调节点广播的所述传输配置信息，所述网络协调节点为所述超帧的接收设备。

13.根据权利要求9至12任意一项所述的装置，其特征在于，所述传输配置信息包括：数据类型、传输周期、通信模式和空间网格编码，所述通信模式表示所述网络节点的工作频点，所述空间网格编码表明所述网络节点的空间位置；

所述配置单元响应所述每种类型数据对应的通信装置，得到应用所述传输配置信息配置的超帧，包括：

当不同类型数据的所述传输周期、所述通信模式和所述空间网格编码均相同时，按预设顺序将不同类型的数据依次排队添加至所述超帧的有效域中，且每种类型的数据采用唯一的数据标签标识；

当不同类型数据的所述通信模式和所述空间网格编码均相同时，依据所述传输周期由小到大次序排队添加至超帧的有效域中，且每种类型的数据采用数据标签标识；

当不同类型数据的所述通信模式不同，且所述空间网格编码也不同，不同类型的数据依据所述空间网格编码分配至对应的超帧中。

14.根据权利要求9至12任意一项所述的装置，其特征在于，所述超帧内不同类型的数据采用统一的数据格式。

15.一种网络节点，其特征在于，包括如权利要求9至14任意一项所述的组帧装置。

16.一种传输配置信息配置装置，其特征在于，应用于网络协调节点，所述装置包括：

获取单元，用于获取所述网络节点发送的超帧；

响应单元，用于响应所述超帧内的数据，以判断数据的传输质量是否满足传输需求；

更改单元，用于当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数；

广播单元，用于广播所述传输配置信息。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述更改单元当数据的传输质量不满足传输需求时，更改传输配置信息中不满足传输需求的数据的配置参数，包括：

当一个所述超帧内数据的传输次数不满足传输需求时，缩短不满足传输需求的所述网络节点的传输周期；

当至少任意两个所述超帧内数据的类型和传输周期相同时，将类型和传输周期相同的数据的通信模式更改为：f_i=f_i+1，空间网格编码设定为：w_i=w_i+f_i，所述通信模式表明所述网络节点的通信方式，所述空间网格编码表明所述网络节点的空间位置。

18.一种网络协调节点，其特征在于，包括如权利要求16或17所述的传输配置信息配置装置。

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