CN106604342B - 一种点对点通信方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种点对点通信方法及其装置。其中，所述点对点通信方法包括：客户端节点获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；所述客户端节点根据所述通信信息与主节点建立通信连接；侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值；并根据所述第一接收信号强度值以及所述第二接收信号强度值，确定所述通信信道对应的可用时隙信息；节点根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互。通过上述方式，能够减少点对点通信的传输时延、减少了通信竞争、避免了串音和碰撞干扰，提高了通信的实时性、安全性和可靠性。

Description

一种点对点通信方法及其装置
技术领域
本发明属于无线通信领域，尤其涉及一种点对点通信方法及其装置。
背景技术
目前在无线通信应用中，固定的点对点通信是一种常见的应用形式，固定的点对点通信方式通常是具有明确的对应关系的一对节点进行通信。比如无人机遥控器节点只与对应的无人机飞行器节点通信。
然而在有些控制应用场合，在同一现场会有数十对甚至上百节点对部署，而在这种控制应用场合，对无线通信的实时性和可靠性有更高的要求。例如，无线传感器网络。
传统的无线传感器网络通常采用单一信道进行通信，网络内的众多节点采用时分多址技术(Time Division Multiple Access，TDMA)使用统一的频率进行无线信号传输。发送节点发送给接收节点的数据需通过多跳路由的方式发送给汇聚节点，汇聚节点接收到数据后，再选择广播时隙将信息数据发送到接收节点。
然而，由于无线传感器网路各节点在每个时帧内只能按指定的时隙独占信道进行发送信号，在每个时隙只有一个节点进行发送，发送节点的通信时段结束时，必须立即释放对无线信道的控制权，若当前数据尚未发送完，则等到下一个时隙重新发送该数据，因此，这种通信方式将可能引起通信时延。
单信道通信虽然具有实现简单，组网便利的优点，但是网络内众多节点聚集在一个信道上，造成了通信竞争加剧，相互干扰严重等缺点。
另一方面，无线传感器网络节点的分布是随机的，节点之间的邻居关系无法事先确定。
综上所述，现有的无线传感器网路各节点的通信方式中，由于存在通信时延，通信竞争加剧、相互干扰严重等缺点，无法保证点对点通信的实时性以及可靠性。
发明内容
本发明提供一种点对点通信方法及装置，在同一现场具有多对采用点对点通信的节点的场景下，能够保证多对采用点对点通信的节点同时独立工作且互不干扰，减少点对点通信的传输时延、减少了通信竞争、避免了串音和碰撞干扰，提高了通信的实时性、安全性和可靠性。
为解决上述问题，本发明第一方面提供一种点对点通信方法，所述点对点通信方法包括：
客户端节点获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；
所述客户端节点根据所述通信信息与主节点建立通信连接；
所述客户端节点侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值；
所述客户端节点根据所述第一接收信号强度值以及所述第二接收信号强度值，确定所述通信信道对应的可用时隙信息；
所述客户端节点根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互。
为解决上述问题，本发明第二方面提供一种点对点通信方法，所述点对点通信方法包括：
主节点在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，向所述客户端节点发送通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；
所述主节点接收客户端节点发送的所述通信信道标识对应的通信信道的可用时隙信息；
所述主节点根据所述可用时隙信息与所述客户端节点进行数据交互。
为解决上述问题，本发明第三方面提供一种点对点通信装置，所述点对点通信装置包括：
获取模块，用于获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；
建立模块，用于根据所述通信信息与主节点建立通信连接；
侦听模块，用于侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值；
确定模块，用于根据所述第一接收信号强度值以及所述第二接收信号强度值，确定所述通信信道对应的可用时隙信息；
控制模块，用于根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互。
为解决上述问题，本发明第四方面提供一种点对点通信装置，所述点对点通信装置包括：
请求信息处理模块，用于在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，向所述客户端节点发送通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；
时隙信息获取模块，用于接收客户端节点发送的所述通信信道标识对应的通信信道的可用时隙信息；
交互模块，用于根据所述可用时隙信息与所述客户端节点进行数据交互。
上述方案，多个节点对能够获取各自通信信道，并在获取的通信信道中建立通信连接，能够实现多信道同时通信，有效减少相同信道中出现的通信竞争、传输延时；根据侦测得到的第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值，对本信道(当前的通信信道)和相邻信道现场动态分配通信顺序时隙和时间同步，其后该节点对(客户端节点与配对的主节点)和相邻信道的节点对按照此时隙时序进行顺序依次通信，从而达到消除相邻信道间相互间干扰的目的。
附图说明
图1是本发明点对点通信方法一实施例的流程图；
图2是本发明点对点通信方法另一实施例的流程图；
图3是本发明点对点通信方法再一实施例的流程图；
图4是本发明点对点通信装置一实施例的结构示意图；
图5是本发明点对点通信装置另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1是本发明点对点通信方法一实施例的流程图。点对点通信系统中包括多个点对点通信的节点对。本实施例中的点对点通信方法包括以下步骤：
S101：主节点在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，向所述客户端节点发送通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识。
客户端(Client)节点以及主(Host)节点在上电时，检测自身是否已完成配对。具体地，客户端(Client)节点以及主(Host)节点均可通过获取配对标识识别当前是否处于已配对状态。
当客户端(Client)节点以及主(Host)节点确认未进行过配对时，上电后主节点首先进入配对信道并设置为接收模式，客户端节点进入配对信道并设置为发送模式。
客户端(Client)节点在检测到用户触发其发起配对请求的预设操作时，通过配对信道向主节点发送配对请求信息。触发客户端(Client)节点进行配对的预设操作可以是用户通过配置按键或配置界面触发客户端(Client)节点发起配对请求。其中，物理层无线通信有多个信道，在本实施例中，信道0作为配对信道，但并不限于此，在其他实施例中，还可以设置其他信道为配对信道。配对请求信息携带客户端节点的标识。
进一步地，客户端节点还可以设置用于指示配对状态的LED灯。当客户端节点发送配对请求信息时，该LED灯闪烁表示进入配对模式。
客户端节点在向主节点发送配对请求信息后，转入接收模式并等待主节点根据配对请求信息发送的应答信息。若在规定时间内信道上无应答，则再次发送请求配对包，直至最大配对次数为止。最大配对次数具体可根据实际情况进行设置，此处不做限制。
主节点在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，对该配对请求信息包含的客户端节点的标识进行校验。校验方式可以是判断是否能从数据库中查找到与配对请求信息携带的客户端节点的标识。其中，该数据库中预先存储了待配对的客户端节点的标识。主节点能从数据库中查找到与配对请求信息携带的客户端节点的标识，标识校验通过；否则识别为校验失败。
主节点在对该配对请求信息包含的客户端节点的标识校验通过时，根据预先存储的地址编码确定双方通信信道，以及根据密钥表确定双方通信的通信密钥，并根据配对请求信息向客户端节点发送通信信息；其中，通信信息包括通信地址以及通信信道标识。通信地址用于标识客户端与主机端进行交互的数据对应的接收地址。地址编码为主节点的地址编码，该地址编码为上述提到的通信地址，可以为主节点的物理地址。
进一步地，主节点还可以设置用于指示配对状态的LED灯。当主节点接收到客户端节点发送配对请求信息时，该LED灯闪烁表示进入配对模式。
每个主节点内存储有一个预先设置好的唯一地址编码和一个密钥表，每个地址编码预先配置了与其对应的通信信道，即多个节点对中，每个主节点对应的地址编码是唯一的，且每个主节点对的地址编码所对应的通信信道可能有相同，也可能各不相同。当同一现场工作的节点对数量少于物理层信道数时，可以预先为每一对节点分配唯一的信道，此时多个节点对中，每个主节点的地址编码所对应的通信信道各不相同；当同一现场工作的节点对的数量超过信道数时，有些节点对会共用一个信道，此时多个节点对中，每个主节点的地址编码所对应的通信信道有部分相同。每个主节点存储的密钥表不同，从而使得配对的节点对所采用的通信密钥各不相同。
主节点可以将地址编码、双方通信信道标识搭载进应答包并回复给客户端节点。
进一步地，主节点还可以通信密钥发送给客户端节点。
可以理解的是，通信信道可以由主节点根据地址编码确定，也可以由主节点和客户端节点共同协商得到，此处不做限制。
其中，由于相互通信的两个节点必须处于同一信道才能进行信息交换，因此，主节点和客户端节点在进行通信前需要进行协商，以便确定信息交换的信道。未经过配对的主节点和客户端节点进入配对信道进行协商，并根据主节点内预先存储的地址编码以及密钥表协商双方通信信道和通信密钥。
配对成功的主节点和客户端节点即可切换到双方协商约定的通信信道进行握手链接，建立通信链路，以进行数据交互。
S102：所述客户端节点获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识。
在一种情况中，当客户端节点上电未检测到配对标识时从主节点获取通信信息。具体地，客户端节点在接收到主节点发送的通信信息时，记录通信信息中包含的地址编码、双方通信信道标识，并向主节点发送确认信息，然后从配对信道切换至通信信道标识对应的双方约定的通信信道上，并将当前通信模式设置为发送模式。该确认信息用于通知主节点从配对信道切换至通信信道标识对应的双方约定的通信信道上，并将其通信模式设置为接收模式。
主节点在接收到客户端节点的确认信息时，从配对信道切换至通信信道标识对应的双方约定的通信信道上，并将当前通信模式设置为接收模式。
客户端节点处于发送模式时，向主节点发送链接握手包，然后切换为接收模式。主节点接收到客户端节点发送的链接握手包后，回复链接应答包，并标记自身为已配对状态。同时主节点上相应LED常亮表示配对成功。
客户端节点接收到主节点回复的链接应答包后，存储通信信息(即存储地址编码、双方通信信道号和通信密钥等)，也标记自身为已配对状态，同时客户端节点上相应LED常亮表示配对成功。
可以理解的是，已经配对过的客户端节点与主节点，也可通过预设的特定操作取消配对状态，与其它的节点重复上述步骤重新进行新的配对。
在另一种情况中，当客户端节点上电后，检测到已配对标识时，即从客户端节点中的相应存储地址中读取通信信息(通信信息至少包括地址编码以及通信信道号)，并根据通信信道标识首先进入相应的通信信道并置为接收模式。
可以理解的是，当主节点向客户端节点发送的通信信息中包含通信密钥时，客户端节点还记录该通信密钥。
S103：所述客户端节点以及所述主节点根据所述通信信息与主节点建立通信连接。
配对成功的主节点和客户端节点根据通信信息中包含的通信信道标识即可切换到双方协商约定的通信信道，并进行握手链接，建立通信链路，以进行数据交互。
S104：所述客户端节点侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值。
客户端节点侦听通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度(ReceivedSignal Strength Indication，RSSI)值，以及侦听与通信信道标识对应的通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值。
其中，与通信信道相邻的信道可以为一个，也可以为2个。当与通信信道相邻的信道为2个时，客户端节点侦听到两个第二接收信号强度值。
S105：所述客户端节点根据所述第一接收信号强度值以及所述第二接收信号强度值，确定所述通信信道对应的可用时隙信息。
进一步地，步骤S105可以包括：所述客户端节点将所述第一接收信号强度值、所述第二接收信号强度值与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定所述通信信道标识对应的通信信道的可用时隙信息。
例如，客户端节点将第一接收信号强度值、第二接收信号强度值与第一预设阈值进行比较。当第一接收信号强度值小于第一预设阈值，且第二接收信号强度值小于第一预设阈值时，客户端节点识别为通信信道标识对应的通信信道，以及与该通信信道相邻的信道均未被占用，确定通信信道标识对应的通信信道中的第一时隙为可用时隙。此时可用时隙标识为第一时隙对应的标识。
当第一接收信号强度值与第二接收信号强度值中任意一个大于第一预设阈值，且第一接收信号强度值与第二接收信号强度值中任意一个大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，客户端节点识别为通信信道标识对应的通信信道和其相邻信道均被其他节点对占用，客户端节点确认可分配通信信道标识对应的通信信道的时隙在最后(即通信信道标识对应的通信信道对应的可用时隙在所有被占用的时隙之后)。其中，第二预设阈值大于第一预设阈值。
当第一接收信号强度值与第二接收信号强度值中任意一个大于第一预设阈值，且第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值均小于第二预设阈值时，客户端节点识别为通信信道标识对应的通信信道未被其他节点对占用，且与该通信信道相邻的信道被其他节点对占用。客户端节点确认可分配本信道的时隙在相邻信道的节点对的时隙之后，将处于与该通信信道相邻的信道中被占用的时隙之后的时隙识别为可用时隙。
可以理解的是，在本实施例中不限制第一预设阈值以及第二预设阈值，具体可根据实际情况进行设置，此处不做限制。
客户端节点在确定可用时隙信息后同时启动定时和同步，并在下一周期时隙到来时向主节点发送可用时隙标识，以使主节点能够在收到可用时隙标识后同时启动定时和同步。可以理解的是，客户端节点可以将可用时隙标识通过时隙包向主节点进行发送。
由于相邻的信道之间也有一定程度的干扰，因此，客户端节点通过侦听得到的第一接收信号强度以及第二接收信号强度时，根据第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值确定当前可用的时隙，以避开其他节点对正使用的时隙，从而能够避免同一信道出现通信竞争、以及避免相邻信道之间出现串音和碰撞的情况。
客户端节点能够根据侦测结果对本信道(当前的通信信道)和相邻信道现场动态分配通信顺序时隙和时间同步，其后该节点对(客户端节点与配对的主节点)和相邻信道的节点对按照此时隙时序进行顺序依次通信，从而达到消除相互间干扰的目的。
S106：所述主节点接收客户端节点发送的所述通信信道对应的可用时隙信息。
主节点接收客户端节点发送的通信信道对应的可用时隙信息，在从可用时隙信息中获取到可用时隙标识后同时启动定时和同步。
S107：所述主节点与所述客户端节点根据所述可用时隙信息进行数据交互。
主节点以及客户端节点根据可用时隙信息包含的可用时隙标识进行正常通信，从而在可用时隙标识对应的时隙内实现数据交互。主节点以及客户端均可向对方发送数据包，也可接受对方发送的数据包。
其中，主节点可以向客户端节点发送携带通信地址的第一信息。
例如，客户端节点在接收到主节点发送的第一信息时，获取第一信息中携带的第一地址信息；当第一地址信息与通信地址不同时，丢弃第一信息。当第一地址信息与通信地址相同时，执行第一信息对应的预设操作。
具体地，客户端节点在接收到主节点发送的第一信息时，获取第一信息中携带的第一地址信息；并判断该第一地址信息是否与通信信息中包含的通信地址相同。当确认第一地址信息与通信地址不同时，客户端节点识别为该第一信息不是与其对应的主节点发送的，客户端节点丢弃该第一信息。当确认第一地址信息与通信地址相同时，客户端节点识别为该第一信息是与其对应的主节点发送的，执行该第一信息对应的预设操作。
进一步地，当通信信息还包括通信密钥时，客户端节点与主节点进行数据交互时，还对待发送的信息还采用通信密钥进行加密处理。
例如，主节点在需要向客户端节点发送第二信息时，根据通信密钥采用预设加密算法对携带第二地址信息的第二信息进行加密，并将加密处理后的第二信息发送至客户端节点。
客户端节点在接收到主节点发送的第二信息时，获取第二信息携带第二地址信息；当第二地址信息与通信地址相同时，根据通信密钥对第二信息进行解密处理。当第二地址信息与通信地址不同时，丢弃第二信息。
其中，通信密钥是固定的，配对的客户端节点与主节点之间采用对称AESAES-128加密算法，发送方发送数据前依据配对时获得的通信密钥对明文(原始数据)进行加密处理后，得到加密后的数据即密文，然后再进行发送。接收方接收到发送方发送的密文后，则使用加密时的通信密钥对密文按照相同加密算法的逆算法进行解密处理得到明文。即使其它节点对收到发送方发送的密文，但自己存储的密钥与该数据包不能正确匹配，解密后不能得到校验正确的数据包，从而抛弃该数据包避免产生干扰。
其中，AES-128加密解密计算量小、占用内存空间小，并且加密解密运算耗时毫秒级，不影响数据传输的实时性。
上述方案，在同一现场存在多个配对的节点对工作时，多个节点对能够获取各自通信信道，并在获取的通信信道中建立通信连接，能够实现多信道同时通信，有效减少相同信道中出现的通信竞争、传输延时；根据侦测得到的第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值，对本信道(当前的通信信道)和相邻信道现场动态分配通信顺序时隙和时间同步，其后该节点对(客户端节点与配对的主节点)和相邻信道的节点对按照此时隙时序进行顺序依次通信，从而达到消除相邻信道间相互间干扰的目的。
请参阅图2，图2是本发明点对点通信方法另一实施例的流程图。本发明中点对点通信方法的执行主体为客户端节点。客户端节点可以为遥控器等，但并不限于此，还可以为其他需要与主节点配对工作的客户端节点，此处不做限制。可以理解的是，本实施例的客户端节点为同一现场的多对采用点对点通信的节点对中的任一待配对或已配对的客户端节点。本实施例中的点对点通信方法包括以下步骤：
S201：客户端节点获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识。
在一种情况中，当客户端节点上电未检测到配对标识时从主节点获取通信信息。具体地，客户端(Client)节点上电时，检测自身是否已完成配对。具体地，客户端(Client)节点可通过获取配对标识识别当前是否处于已配对状态。当客户端(Client)节点确认未进行过配对时，客户端节点进入配对信道并设置为发送模式。
客户端(Client)节点在检测到用户触发其发起配对请求的预设操作时，通过配对信道向主节点发送配对请求信息。触发客户端(Client)节点进行配对的预设操作可以是用户通过配置按键或配置界面触发客户端(Client)节点发起配对请求。其中，物理层无线通信有多个信道，在本实施例中，信道0作为配对信道，但并不限于此，在其他实施例中，还可以设置其他信道为配对信道。配对请求信息携带客户端节点的标识。
进一步地，客户端节点还可以设置用于指示配对状态的LED灯。当客户端节点发送配对请求信息时，该LED灯闪烁表示进入配对模式。
客户端节点在向主节点发送配对请求信息后，转入接收模式并等待主节点根据配对请求信息发送的应答信息。若在规定时间内信道上无应答，则再次发送请求配对包，直至最大配对次数为止。最大配对次数具体可根据实际情况进行设置，此处不做限制。
当主节点在接收到客户端节点发送的配对请求信息，且对该配对请求信息校验通过，根据预先存储的地址编码确定双方通信信道，以及根据密钥表确定双方通信的通信密钥，向客户端节点发送通信信息时，记录通信信息中包含的地址编码、双方通信信道标识，并向主节点发送确认信息，然后从配对信道切换至通信信道标识对应的双方约定的通信信道上，并将当前通信模式设置为发送模式。该确认信息用于通知主节点从配对信道切换至通信信道标识对应的双方约定的通信信道上，并将其通信模式设置为接收模式。
其中，通信信息包括通信地址以及通信信道标识。通信地址为客户端点节点以及主节点相互通信的地址，标识客户端与主机端进行交互的数据对应的接收地址。通信信道标识对应的通信信道为客户端点节点以及主节点相互通信的信道。
进一步地，通信信息还可以包括通信密钥。通信密钥用于对待发送的信息进行加密或对接收到的信息进行解密。
客户端节点处于发送模式时，向主节点发送链接握手包，然后切换为接收模式。链接握手包用于通知主节点将配对状态修改为已配对状态。
客户端节点在接收到主节点根据链接握手包发送的链接应答包时，存储通信信息(即存储地址编码、双方通信信道号和通信密钥等)，也标记自身为已配对状态，同时通过置相应LED常亮表示配对成功。
可以理解的是，已经配对过的客户端节点与主节点，也可通过预设的特定操作取消配对状态，与其它的节点重复上述步骤重新进行新的配对。
在另一种情况中，当客户端节点上电后，检测到已配对标识时，即从客户端节点中的相应存储地址中读取通信信息(通信信息至少包括地址编码以及通信信道号)，并根据通信信道标识首先进入相应的通信信道并置为接收模式。
可以理解的是，当主节点向客户端节点发送的通信信息中包含通信密钥时，客户端节点还记录该通信密钥。
S202：所述客户端节点根据所述通信信息与主节点建立通信连接。
配对成功客户端节点即可从配对信道切换到双方协商约定的通信信道，并与其配对成功的主节点进行握手链接，建立通信链路，以进行数据交互。
S203：所述客户端节点侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道标识对应的通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值。
客户端节点侦听通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度(ReceivedSignal Strength Indication，RSSI)值，以及侦听与通信信道标识对应的通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值。
其中，与通信信道标识相邻的信道可以为一个，也可以为2个。当与通信信道标识相邻的信道为2个时，客户端节点侦听到两个第二接收信号强度值。
S204：所述客户端节点根据所述第一接收信号强度值以及所述第二接收信号强度值，确定所述通信信道对应的可用时隙信息。
客户端节点判断第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值是否满足预设条件，并根据符合要求的预设条件对应的信道占用情况确定通信信道对应的可用时隙信息。
进一步地，步骤S204可以包括：所述客户端节点将所述第一接收信号强度值、所述第二接收信号强度值与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定所述通信信道的可用时隙信息。
例如，客户端节点将第一接收信号强度值、第二接收信号强度值与第一预设阈值进行比较。当第一接收信号强度值小于第一预设阈值，且第二接收信号强度值小于第一预设阈值时，客户端节点识别为通信信道标识对应的通信信道，以及与该通信信道相邻的信道均未被占用，确定通信信道标识对应的通信信道中的第一时隙为可用时隙。此时可用时隙标识为第一时隙对应的标识。
当第一接收信号强度值与第二接收信号强度值中任意一个大于第一预设阈值，且第一接收信号强度值与第二接收信号强度值中任意一个大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，客户端节点识别为通信信道标识对应的通信信道和其相邻信道均被其他节点对占用，客户端节点确认可分配通信信道标识对应的通信信道的时隙在最后(即通信信道标识对应的通信信道对应的可用时隙在所有被占用的时隙之后)。其中，第二预设阈值大于第一预设阈值。
当第一接收信号强度值与第二接收信号强度值中任意一个大于第一预设阈值，且第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值均小于第二预设阈值时，客户端节点识别为通信信道标识对应的通信信道未被其他节点对占用，且与该通信信道相邻的信道被其他节点对占用。客户端节点确认可分配本信道的时隙在相邻信道的节点对的时隙之后，将处于与该通信信道相邻的信道中被占用的时隙之后的时隙识别为可用时隙。
可以理解的是，在本实施例中不限制第一预设阈值以及第二预设阈值，具体可根据实际情况进行设置，此处不做限制。
客户端节点在确定可用时隙信息后同时启动定时和同步，并在下一周期时隙到来时向主节点发送可用时隙标识，以使主节点能够在收到可用时隙标识后同时启动定时和同步。可以理解的是，客户端节点可以将可用时隙标识通过时隙包向主节点进行发送。
由于相邻的信道之间也有一定程度的干扰，因此，客户端节点通过侦听得到的第一接收信号强度以及第二接收信号强度时，根据第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值确定当前可用的时隙，以避开其他节点对正使用的时隙，从而能够避免同一信道出现通信竞争、以及避免相邻信道之间出现串音和碰撞的情况。
客户端节点能够根据侦测结果对本信道(当前的通信信道)和相邻信道现场动态分配通信顺序时隙和时间同步，其后该节点对(客户端节点与配对的主节点)和相邻信道的节点对按照此时隙时序进行顺序依次通信，从而达到消除相互间干扰的目的。
S205：所述客户端节点根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互。
客户端节点启动定时和同步，根据可用时隙信息中包含的可用时隙标识与主节点进行正常通信，从而在可用时隙标识对应的时隙内实现数据交互。
客户端节点可以根据通信地址向主节点发送数据包，也可以接收主节点发送的携带通信地址的数据包。客户端节点向配对的主节点发送的数据包携带通信地址(接收该数据包对应的地址)，客户端节点还可以采用通信密钥对该数据包进行加密。
进一步地，步骤S205可以包括：所述客户端节点在接收到所述主节点发送的第一信息时，获取所述第一信息中携带的第一地址信息；当所述第一地址信息与所述通信地址不同时，丢弃所述第一信息。
具体地，客户端节点在接收到主节点发送的第一信息时，获取第一信息中携带的第一地址信息；并判断该第一地址信息是否与通信信息中包含的通信地址相同。
当确认第一地址信息与通信地址不同时，客户端节点识别为该第一信息不是与其对应的主节点发送的，客户端节点丢弃该第一信息。
当确认第一地址信息与通信地址相同时，客户端节点识别为该第一信息是与其对应的主节点发送的，执行该第一信息对应的预设操作。
进一步地，步骤S205还可以包括：所述客户端节点在接收到所述主节点发送的第二信息时，获取所述第二信息携带第二地址信息；当所述第二地址信息与所述通信地址相同时，根据所述通信密钥对所述第二信息进行解密处理。
例如，主节点在需要向客户端节点发送第二信息时，根据通信密钥采用预设加密算法对携带第二地址信息的第二信息进行加密，并将加密处理后的第二信息发送至客户端节点。
客户端节点在接收到主节点发送的第二信息时，获取第二信息携带第二地址信息；当第二地址信息与通信地址相同时，根据通信密钥对第二信息进行解密处理。当第二地址信息与通信地址不同时，丢弃第二信息。
其中，每对配对节点对应的通信密钥是固定的，配对的客户端节点与主节点之间采用对称AESAES-128加密算法，发送方发送数据前依据配对时获得的通信密钥对明文(原始数据)进行加密处理后，得到加密后的数据即密文，然后再进行发送。接收方接收到发送方发送的密文后，则使用加密时的通信密钥对密文按照相同加密算法的逆算法进行解密处理得到明文。即使其它节点对收到发送方发送的密文，但自己存储的密钥与该数据包不能正确匹配，解密后不能得到校验正确的数据包，从而抛弃该数据包避免产生干扰。
其中，AES-128加密解密计算量小、占用内存空间小，并且加密解密运算耗时毫秒级，不影响数据传输的实时性。
上述方案，客户端节点获取通信信息；其中，通信信息包括通信地址以及通信信道标识；客户端节点根据通信信息与主节点建立通信连接；侦听通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值；根据第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值，确定通信信道对应的可用时隙信息；根据可用时隙信息与主节点进行数据交互。由于客户端节点能够获取各自通信信道，并在获取的通信信道中建立通信连接，能够实现多信道同时通信，有效减少相同信道中出现的通信竞争、传输延时；根据侦测得到的第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值，对本信道(当前的通信信道)和相邻信道现场动态分配通信顺序时隙和时间同步，其后该节点对(客户端节点与配对的主节点)和相邻信道的节点对按照此时隙时序进行顺序依次通信，从而达到消除相邻信道间相互间干扰的目的。
客户端节点接收数据时打开地址过滤功能，能够保证通信地址不相同的节点不会串音；客户端节点收发数据时通过配对时产生的密钥加密，可以保证相同地址不同通信信道的节点对也不会串音，相同地址相同通信信道但是不同密钥的节点不能正确解密数据，保证了通信的安全性和可靠性。
请参阅图3，图3是本发明点对点通信方法再一实施例的流程图。本发明中点对点通信方法的执行主体为主节点。主节点可以为无人机、航模等，但并不限于此，还可以为其他需要与客户端节点配对工作的主节点，此处不做限制。可以理解的是，本实施例的主节点为同一现场的多对采用点对点通信的节点对中的任一待配对或已配对的主节点。本实施例中的点对点通信方法包括以下步骤：
S301：主节点在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，向所述客户端节点发送通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识。
主(Host)节点在上电时，检测自身是否已完成配对。具体地，主(Host)节点均可通过获取配对标识识别当前是否处于已配对状态。
当主(Host)节点确认未进行过配对时，上电后主节点首先进入配对信道并设置为接收模式，接收客户端(Client)节点发送的配对请求信息。配对请求信息携带该客户端节点的标识。
进一步地，主节点还可以设置用于指示配对状态的LED灯。当主节点接收到客户端节点发送配对请求信息时，该LED灯闪烁表示进入配对模式。
主节点在接收到配对请求信息时，对该配对请求信息包含的客户端节点的标识进行校验。校验方式可以是判断是否能从数据库中查找到与配对请求信息携带的客户端节点的标识。其中，该数据库中预先存储了待配对的客户端节点的标识。主节点能从数据库中查找到与配对请求信息携带的客户端节点的标识，标识校验通过；否则识别为校验失败。
主节点在对该配对请求信息包含的客户端节点的标识校验通过时，根据预先存储的地址编码确定双方通信信道，以及根据密钥表确定双方通信的通信密钥，并根据配对请求信息向客户端节点发送通信信息；其中，通信信息包括通信地址以及通信信道标识。
每个主节点内存储有一个预先设置好的唯一地址编码和一个密钥表，每个地址编码预先配置了与其对应的通信信道，即多个节点对中，每个主节点对应的地址编码是唯一的，且每个主节点对的地址编码所对应的通信信道可能有相同，也可能各不相同。当同一现场工作的节点对数量少于物理层信道数时，可以预先为每一对节点分配唯一的信道，此时多个节点对中，每个主节点的地址编码所对应的通信信道各不相同；当同一现场工作的节点对的数量超过信道数时，有些节点对会共用一个信道，此时多个节点对中，每个主节点的地址编码所对应的通信信道有部分相同。每个主节点存储的密钥表不同，从而使得配对的节点对所采用的通信密钥各不相同。
主节点可以将地址编码、双方通信信道标识搭载进应答包并回复给客户端节点，以使客户端节点在接收到通信信息时，向主节点返回确认信息。其中，地址编码为主节点的地址编码，该地址编码为上述提到的通信地址，可以为主节点的物理地址。
进一步地，主节点还可以通信密钥发送给客户端节点。
可以理解的是，通信信道可以由主节点根据地址编码确定，也可以由主节点和客户端节点共同协商得到，此处不做限制。
其中，由于相互通信的两个节点必须处于同一信道才能进行信息交换，因此，主节点和客户端节点在进行通信前需要进行协商，以便确定信息交换的信道。未经过配对的主节点和客户端节点进入配对信道进行协商，并根据主节点内预先存储的地址编码以及密钥表协商双方通信信道和通信密钥。
主节点在接收到客户端节点在接收到通信信息后发送的确认信息时，从配对信道切换至通信信道标识对应的双方约定的通信信道上，并将当前通信模式设置为接收模式，以接收客户端节点发送的链接握手包，并在接收到该链接握手包后回复链接应答包，标记自身为已配对状态。同时主节点上相应LED常亮表示配对成功。其中，链接应答包用于确认配对成功，通知客户端节点标记自身为已配对状态。当主节点上设有用于标识配对状态的LED时，此时设置该LED灯为常亮状态，以标识配对成功。
配对成功的主节点和客户端节点根据通信信息中包含的通信信道标识即可切换到双方协商约定的通信信道，并进行握手链接，建立通信链路，以进行数据交互。
切换至通信信道的已配对的主节点和客户端节点还不能正常通信，需要确定在该通信信道的可以时隙后，方能正常通信。
S302：所述主节点接收客户端节点发送的所述通信信道标识对应的通信信道的可用时隙信息。
客户端节点在确认通信信息中包含的通信信道标识对应的通信信道的可用时隙标识时，向主节点发送携带可用时隙标识的可用时隙信息。
主节点接收客户端节点发送的通信信道标识对应的通信信道对应的可用时隙信息，在从可用时隙信息中获取到可用时隙标识后同时启动定时和同步
S303：所述主节点根据所述可用时隙信息与所述客户端节点进行数据交互。
主节点以及客户端节点根据可用时隙信息包含的可用时隙标识进行正常通信，从而实现数据交互。主节点以及客户端均可向对方发送数据包，也可接受对方发送的数据包。
客户端节点可以根据通信地址向主节点发送数据包，也可以接收主节点发送的携带通信地址的数据包。客户端节点向配对的主节点发送的数据包携带通信地址(接收该数据包对应的地址)，客户端节点还可以采用通信密钥对该数据包进行加密。
进一步地，步骤S303可以包括：所述主节点在接收到所述客户端节点发送的第三信息时，获取所述第三信息中携带的第三地址信息；当所述第三地址信息与所述通信地址不同时，丢弃所述第三信息。
具体地，主节点在接收到客户端节点发送的第三信息时，获取第三信息中携带的第三地址信息；并判断该第三地址信息是否与通信信息中包含的通信地址相同。
当确认第三地址信息与通信地址不同时，主节点识别为该第三信息不是与其对应的客户端节点发送的，主节点丢弃该第三信息。
当确认第三地址信息与通信地址相同时，主节点识别为该第三信息是与其对应的客户端节点发送的，执行该第三信息对应的预设操作。
进一步地，步骤S303还可以包括：所述主节点在接收到所述客户端节点发送的第四信息时，获取所述第四信息携带第四地址信息；当所述第四地址信息与所述通信地址相同时，根据所述通信密钥对所述第四信息进行解密处理。
例如，在客户端节点需要向主节点发送第四信息时，根据通信密钥采用预设加密算法对携带第四地址信息的第四信息进行加密，并将加密处理后的第四信息发送至主节点。
主节点在接收到客户端节点发送的第四信息时，获取第四信息携带第四地址信息；当第四地址信息与通信地址相同时，根据通信密钥对第四信息进行解密处理。当第四地址信息与通信地址不同时，丢弃第四信息。
其中，通信密钥是固定的，配对的客户端节点与主节点之间采用对称AESAES-128加密算法，发送方发送数据前依据配对时获得的通信密钥对明文(原始数据)进行加密处理后，得到加密后的数据即密文，然后再进行发送。接收方接收到发送方发送的密文后，则使用加密时的通信密钥对密文按照相同加密算法的逆算法进行解密处理得到明文。即使其它节点对收到发送方发送的密文，但自己存储的密钥与该数据包不能正确匹配，解密后不能得到校验正确的数据包，从而抛弃该数据包避免产生干扰。
其中，AES-128加密解密计算量小、占用内存空间小，并且加密解密运算耗时毫秒级，不影响数据传输的实时性。
上述方案，主节点在获取的通信信道中与客户端节点建立通信连接，能够实现多信道同时通信，有效减少相同信道中出现的通信竞争、传输延时；通过获取客户端节点动态分配的通信顺序时隙和时间同步，能够使得该节点对(客户端节点与配对的主节点)和相邻信道的节点对按照此时隙时序进行顺序依次通信，从而达到消除相邻信道间相互间干扰的目的。
请参阅图4，图4是本发明点对点通信装置一实施例的结构示意图。点对点通信装置为客户端节点，客户端节点可以为遥控器，但并不限于此，还可以为其他需要与主节点配对工作的客户端节点，此处不做限制。点对点通信装置所包括的各模块用于执行图2对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图2以及图2对应的实施例中的相关描述，此处不赘述。本实施例的点对点通信装置400包括获取模块410、建立模块420、侦听模块430、确定模块440以及控制模块450。
获取模块410用于获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识。比如，获取模块410获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识。
进一步地，所述通信信息还包括通信密钥。
获取模块410将通信信息向建立模块420发送。
建立模块420用于接收获取模块410发送的通信信息，根据所述通信信息与主节点建立通信连接。比如，建立模块420接收获取模块410发送的通信信息，根据所述通信信息与主节点建立通信连接。
建立模块420在与主节点建立通信连接后，向侦听模块430发送通知信息。
侦听模块430用于接收建立模块420发送的通知信息，侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值。
比如，侦听模块430接收建立模块420发送的通知信息，侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值。
侦听模块430将第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值向确定模块440发送。
确定模块440用于接收侦听模块430发送的第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值，根据所述第一接收信号强度值以及所述第二接收信号强度值，确定所述通信信道对应的可用时隙信息。
比如，确定模块440接收侦听模块430发送的第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值，根据所述第一接收信号强度值以及所述第二接收信号强度值，确定所述通信信道对应的可用时隙信息。
进一步地，确定模块440具体用于所述客户端节点将所述第一接收信号强度值、所述第二接收信号强度值与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定所述通信信道对应的可用时隙信息。
确定模块440将可用时隙信息向控制模块450发送。
控制模块450用于接收确定模块440发送的可用时隙信息，根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互。
比如，控制模块450接收确定模块440发送的可用时隙信息，根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互。
进一步地，控制模块450具体用于：用于在接收到所述主节点发送的第一信息时，获取所述第一信息中携带的第一地址信息；以及用于当所述第一地址信息与所述通信地址不同时，丢弃所述第一信息。
进一步地，当所述通信信息还包括通信密钥时，控制模块450具体用于：在接收到所述主节点发送的第二信息时，获取所述第二信息携带第二地址信息；当所述第二地址信息与所述通信地址相同时，根据所述通信密钥对所述第二信息进行解密处理。
上述方案，客户端节点获取通信信息；其中，通信信息包括通信地址以及通信信道标识；客户端节点根据通信信息与主节点建立通信连接；侦听通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值；根据第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值，确定通信信道对应的可用时隙信息；根据可用时隙信息与主节点进行数据交互。由于客户端节点能够获取各自通信信道，并在获取的通信信道中建立通信连接，能够实现多信道同时通信，有效减少相同信道中出现的通信竞争、传输延时；根据侦测得到的第一接收信号强度值以及第二接收信号强度值，对本信道(当前的通信信道)和相邻信道现场动态分配通信顺序时隙和时间同步，其后该节点对(客户端节点与配对的主节点)和相邻信道的节点对按照此时隙时序进行顺序依次通信，从而达到消除相邻信道间相互间干扰的目的。
客户端节点接收数据时打开地址过滤功能，能够保证通信地址不相同的节点不会串音；客户端节点收发数据时通过配对时产生的密钥加密，可以保证相同地址不同通信信道的节点对也不会串音，相同地址相同通信信道但是不同密钥的节点不能正确解密数据，保证了通信的安全性和可靠性。
请参阅图5，图5是本发明点对点通信装置另一实施例的结构示意图。对码装置可以为主节点，主节点可以为无人机、航模等，但并不限于此，还可以为其他需要与客户端节点配对工作的主节点，此处不做限制。对码装置所包括的各模块用于执行图3对应的实施例中的各步骤，具体请参阅图3以及图3对应的实施例中的相关描述，此处不赘述。本实施例的点对点通信装置500包括请求信息处理模块510、时隙信息获取模块520以及交互模块530。
请求信息处理模块510用于在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，向所述客户端节点发送通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识。
比如，请求信息处理模块510在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，向所述客户端节点发送通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识。请求信息处理模块510在发送通信信息后，向时隙信息获取模块520发送通知信息。
时隙信息获取模块520用于接收请求信息处理模块510发送的通知信息，接收客户端节点发送的所述通信信道标识对应的通信信道的可用时隙信息。
比如，时隙信息获取模块520接收请求信息处理模块510发送的通知信息，接收客户端节点发送的所述通信信道标识对应的通信信道的可用时隙信息。
时隙信息获取模块520将可用时隙信息向交互模块530发送。
交互模块530用于接收时隙信息获取模块520发送的可用时隙信息，根据所述可用时隙信息与所述客户端节点进行数据交互。
比如，交互模块530接收时隙信息获取模块520发送的可用时隙信息，根据所述可用时隙信息与所述客户端节点进行数据交互。
上述方案，主节点在获取的通信信道中与客户端节点建立通信连接，能够实现多信道同时通信，有效减少相同信道中出现的通信竞争、传输延时；通过获取客户端节点动态分配的通信顺序时隙和时间同步，能够使得该节点对(客户端节点与配对的主节点)和相邻信道的节点对按照此时隙时序进行顺序依次通信，从而达到消除相邻信道间相互间干扰的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种点对点通信方法，其特征在于，所述点对点通信方法包括：
客户端节点获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；
所述客户端节点根据所述通信信息与主节点建立通信连接；
所述客户端节点侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值；
所述客户端节点将所述第一接收信号强度值、所述第二接收信号强度值与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定所述通信信道对应的可用时隙信息；
所述客户端节点根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的点对点通信方法，其特征在于，所述客户端节点根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互包括：
所述客户端节点在接收到所述主节点发送的第一信息时，获取所述第一信息中携带的第一地址信息；
当所述第一地址信息与所述通信地址不同时，丢弃所述第一信息。
3.根据权利要求1或2所述的点对点通信方法，其特征在于，所述通信信息还包括通信密钥，所述客户端节点根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互包括：
所述客户端节点在接收到所述主节点发送的第二信息时，获取所述第二信息携带第二地址信息；
当所述第二地址信息与所述通信地址相同时，根据所述通信密钥对所述第二信息进行解密处理。
4.一种点对点通信方法，其特征在于，所述点对点通信方法包括：
主节点在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，向所述客户端节点发送通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；
所述主节点接收客户端节点发送的所述通信信道标识对应的通信信道的可用时隙信息；所述可用时隙信息由所述客户端节点将所述通道信道标识对应的第一接收信号强度值、与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定；
所述主节点根据所述可用时隙信息与所述客户端节点进行数据交互。
5.一种点对点通信装置，其特征在于，所述点对点通信装置包括：
获取模块，用于获取通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；
建立模块，用于根据所述通信信息与主节点建立通信连接；
侦听模块，用于侦听所述通信信道标识对应的通信信道的第一接收信号强度值，以及侦听与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值；
确定模块，用于将所述第一接收信号强度值、所述第二接收信号强度值与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定所述通信信道对应的可用时隙信息；
控制模块，用于根据所述可用时隙信息与所述主节点进行数据交互。
6.根据权利要求5所述的点对点通信装置，其特征在于，所述控制模块具体用于：用于在接收到所述主节点发送的第一信息时，获取所述第一信息中携带的第一地址信息；以及用于当所述第一地址信息与所述通信地址不同时，丢弃所述第一信息。
7.根据权利要求5所述的点对点通信装置，其特征在于，所述通信信息还包括通信密钥，所述控制模块还用于在接收到所述主节点发送的第二信息时，获取所述第二信息携带第二地址信息；当所述第二地址信息与所述通信地址相同时，根据所述通信密钥对所述第二信息进行解密处理。
8.一种点对点通信装置，其特征在于，所述点对点通信装置包括：
请求信息处理模块，用于在接收到客户端节点发送的配对请求信息时，向所述客户端节点发送通信信息；其中，所述通信信息包括通信地址以及通信信道标识；
时隙信息获取模块，用于接收客户端节点发送的所述通信信道标识对应的通信信道的可用时隙信息；所述可用时隙信息由所述客户端节点将所述通道信道标识对应的第一接收信号强度值、与所述通信信道相邻的信道的第二接收信号强度值与预设阈值进行比较，并根据比较结果确定；
交互模块，用于根据所述可用时隙信息与所述客户端节点进行数据交互。
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