CN107396417B - 用于网络系统的网络通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，具体提供一种用于网络系统的网络通信方法，旨在解决树形网络通信时间长的技术问题。为此目的，本发明的方法包括：基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令；在接收到数据上报指令之后，最远端通道层的节点设备通过中继设备链向基站发送上报数据；非最远端通道层的节点设备在下一级通道层的节点设备完成数据上报之后，通过中继设备链或直接向基站发送上报数据。本发明的技术方案可以极大地减小树形网络的通信时间。

Description

用于网络系统的网络通信方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种用于网络系统的网络通信方法。

背景技术

树形网络是由多个层次的星型结构纵向连接而成，其可以广泛应用于分级分布式通信系统中。树形网络的通信控制较为简单，而且对控制和差错处理提供了一个集中点。树形网络中处于较高位置的站点控制位于它下面的站点的数据通信，同级站点的数据传输要通过上一级站点的转移来实现。

但是，树形网络主要采用一问一答的通信方式，具体为：根部节点向一个节点发送指令信息，节点设备依据所接收的指令信息向根部节点反馈应答信息，当根部节点接收到该反馈应答信息后再向另一个节点发送指令信息。在包含多层级和大量节点设备的树形网络中采用这种通信方式，会延长树形网络中节点设备的应答时间，进而延迟树形网络的整体通信时间，降低根部设备对节点设备的控制效率。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决树形网络通信时间较长的技术问题，本发明提供了一种用于网络系统的网络通信方法。

本发明中网络系统包括基站和多个通道层，最远端通道层包括多个节点设备，非最远端通道层包括多个节点设备和一个中继设备，每个所述节点设备与至少一个终端设备通信连接，所述非最远端通道层的中继设备依次串行级联构成中继设备链，每个非最远端通道层的中继设备与下一级通道层的节点设备通信连接，且最近端通道层的中继设备和节点设备与所述基站直接通信连接；

本发明中网络通信方法包括：

所述基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令；

在接收到所述数据上报指令之后，最远端通道层的节点设备通过所述中继设备链向所述基站发送上报数据；

非最远端通道层的节点设备在下一级通道层的节点设备完成数据上报之后，通过所述中继设备链或直接向所述基站发送上报数据。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

“所述基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令”的步骤具体包括：

所述基站向与其直接通信连接的节点设备发送所述数据上报指令，并通过所述中继设备链将所述数据上报指令逐级转发至与每级中继设备通信连接的节点设备。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

“最远端通道层的节点设备通过所述中继设备链向所述基站发送上报数据”的步骤具体包括：

在接收到所述数据上报指令之后，最远端通道层的每个节点设备按照预设的上报顺序依次通过所述中继设备链向所述基站发送上报数据。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

“非最远端通道层的节点设备在下一级通道层的节点设备完成数据上报之后，通过所述中继设备链或直接向所述基站发送上报数据”的步骤具体包括：

在非最远端通道层接收到数据上报指令，并经预定时间之后，所述非最远端通道层的每个节点设备按照预设的上报顺序依次通过所述中继设备链或直接向所述基站发送上报数据，

其中，所述预定时间为第一时间与第二时间之和，所述第一时间为所述非最远端通道层的所有下级通道层的节点设备上报数据的时间总和，所述第二时间为所述非最远端通道层的中继设备与最远端通道层的中继设备之间的数据上报指令传输时间。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

在所述基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令之前，所述网络通信方法还包括：

按照预设的地址段，分别对最远端通道层的节点设备、每个非最远端通道层的中继设备和节点设备进行地址配置。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述预设的上报顺序根据每个通道层的节点设备的地址进行设置。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述网络系统还包括与所述基站通信连接的上位机；

所述网络通信方法还包括：

通过每个中继设备监控与其通信连接的所有节点设备的上报数据，并将所述上报数据经所述中继设备链和基站发送至所述上位机。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述上位机采用MODBUS总线与所述基站通信连接；并且/或者所述基站、中继设备和节点设备无线传输数据的空中速率均为1.2Kbps。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述终端设备为家电设备。

进一步地，本发明提供的一个优选技术方案为：

所述家电设备是空调器。

与现有技术相比，上述技术方案至少具有以下有益效果：

本发明的网络通信方法可以通过基站以广播形式向每个通道层发送数据上报指令，在接收到数据上报指令之后最远端通道层的节点设备通过中继设备链向基站发送上报数据，非最远端通道层的节点设备在下一级通道层的节点设备完成数据上报之后，通过中继设备链或直接向基站发送上报数据。本领域技术人员能够理解的是，由于采用逐层应答的串行数据上报方式，相较于传统的数据通信方式，本发明的技术方案可以在不增加信道带宽的情况下极大地减少树形网络系统的通信时间。

附图说明

图1是本发明实施例中网络系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中网络通信方法的主要步骤流程图。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

树形网络中根部节点与其各子节点分别进行通信交互，当根部节点包括大量子节点时，必然会增大根部节点的通信时长，也会增大整个树形网络的通信时长。基于此，本发明提供了一种用于网络系统的网络通信方法，该方法可以控制树形网络中根部节点向其各子节点广播通信信息，并控制各子节点按照一定顺序依次逐层反馈应答信息，从而可以节省树形网络的通信时长。

下面结合附图1和2，对本发明实施例中一种用于网络系统的网络通信方法进行说明。

本实施例中网络系统可以包括基站和多个通道层，最远端通道层包括多个节点设备，非最远端通道层包括多个节点设备和一个中继设备，每个节点设备与至少一个终端设备通信连接，多个非最远端通道层的中继设备依次串行级联构成中继设备链，每个非最远端通道层的中继设备与下一级通道层的节点设备通信连接，且最近端通道层的中继设备和节点设备与基站直接通信连接。在本实施例的一个优选实施方案中，节点设备可以与255个终端设备通信连接。

具体地，本实施例中最近端通道层指的是网络系统中，与基站直接通信连接的中继设备和节点设备所在的通道层。最远端通道层指的是网络系统中与上述最近端通道层的通信距离最远的通道层，该通信距离指的是两个通道层的通信数据传输距离，而非两个通道层所在地理区域的距离。非最远端通道层指的是网络系统中除去上述最远端通道层以外所有的通道层，即非最远端通道层包含最近端通道层。

下面参阅图1，图1示例性示出了本实施例中网络系统的结构。如图1所示，本实施例中网络系统包括m+1个通道层。其中，通道层0至通道层m-1均包括多个节点设备和一个中继设备，通道层m包括多个节点设备但不包括中继设备。本实施例中通道层0至通道层m-1的m个中继设备分别按照对应的通道层序号由小到大的顺序依次连接，形成中继设备链。该中继设备链的首端中继设备，即通道层0对应的中继设备，与基站直接通信连接。具体地，本实施例中与基站直接通信连接的中继设备和节点设备所在的通道层为通道层0，与该通道层0的通信距离最远的通道层为通道层m，因此图1所示的网络系统中最近端通道层为通道层0，最远端通道层位通道层m。

基站可以表示树形网络中的根部节点，其可以与多个节点设备通信连接，也可以与中继设备通信连接。因此，本实施例中基站可以直接向与其直接通信连接的节点设备发送指令信息，也可以经中继设备向其他节点设备转发指令信息，节点设备再将该指令信息发送至终端设备。

在本申请中，终端设备指的是依据所接收的指令信息执行相应动作的设备。中继设备指的是对数据进行转发的设备，进一步地中继设备还可以对数据放大后再将其转发至其他设备。例如，当节点设备与基站距离较远时，中继设备可以延长节点设备与基站之间的通信距离。同时，网络系统中可以包括多个中继设备，满足处于不同位置的节点设备的通信需求，中继设备可以将基站下发的指令信息传输至各节点设备，也可以将各节点设备向基站反馈的应答信息传输至上一级中继设备、或基站。

本实施例中终端设备可以为家电设备，家电设备可以依据接收的指令信息执行相应的动作。例如，终端设备可以为空调器，指令信息可以为上报温度信息，则空调接收到该指令信息后可以向基站发送温度信息。

本实施例中上位机可以与基站通信连接以便进行网络系统的整体监控和协调，例如监控基站接收的各节点设备的上报数据。上位机可以通过无线通信方式与基站通信，也可以采用有线通信方式与基站通信，其中，上位机与基站的通讯协议可以采用MODBUS通讯协议、或HTTP通讯协议、或TCP通讯协议等任一种通讯协议。在本实施例的一个优选技术方案中，上位机采用MODBUS总线与基站通信连接。

本实施例中基站、中继设备、节点设备的空中速率相同，该空中速率可以为预设空中速率范围内的空中速率，如预设空中速率可以为0.6～2.4Kbps。在本实施例的一个优选技术方案中，基站、中继设备、节点设备的空中速率可以为1.2Kbps。

下面参阅图2，图2示例性示出了本实施例中网络通信方法的主要步骤。如图2所示，本实施例中可以按照下述步骤对图1所示的网络系统进行网络通信，具体地，图2的方法包括：

步骤S101：基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令。

具体地，基站可以向与其直接通信连接的节点设备发送数据上报指令，并通过中继设备链将数据上报指令逐级转发至与每级中继设备通信连接的节点设备。如图1所示，基站将数据上报指令发送至通道层0内的各节点设备和中继设备。通道层0内的中继设备将所接收到的数据上报指令发送至通道层1内的各节点设备和中继设备。通道层1的中继设备将所接收到的数据上报指令发送至通道层2内的各节点设备和中继设备。各通道层按照上述数据转发方式传输基站发送的数据上报指令，为描述简洁，在此不再赘述。

步骤S102：在接收到数据上报指令之后，最远端通道层的节点设备通过中继设备链向基站发送上报数据。

具体地，本实施例中最远端通道层的每个节点设备在接收到数据上报指令之后，可以按照预设的上报顺序依次通过中继设备链向基站发送上报数据。

步骤S103：非最远端通道层的节点设备在下一级通道层的节点设备完成数据上报之后，通过中继设备链或直接向基站发送上报数据。

具体地，本实施例中非最远端通道层可以按照下述步骤发送上报数据：在非最远端通道层接收到数据上报指令，并经预定时间之后，该非最远端通道层的节点设备按照预设的上报顺序依次通过中继设备链或直接向基站发送上报数据。

本实施例中预定时间为第一时间与第二时间之和，第一时间为非最远端通道层的所有下级通道层的节点设备上报数据的时间总和，第二时间为非最远端通道层的中继设备与最远端通道层的中继设备之间的数据上报指令传输时间。如图1所示，通道层1的节点设备通过通道层0的中继设备向基站发送上报数据时，第一时间指的是通道层m至通道层2之间所有节点设备上报数据的时间总和，第二时间指的是通道层1的中继设备与通道层m的中继设备之间的数据上报指令传输时间。

本实施例中一个通道层的上一级通道层指的是所述一个通道层所通信连接的通道层中，与基站的通信距离较小的通道层。相应地，一个通道层的下一级通道层指的是所述一个通道层所通信连接的通道层中，与基站的通信距离较大的通道层。如图1所示，通道层m-1分别与通道层m-2和通道层m通信连接，而通道层m-2与基站的通信距离，要小于通道层m与基站的通信距离，因此通道层m-2是通道层m-1的上一级通道层，通道层m是通道层m-1的下一级通道层。

需要说明的是：本实施例中最远端通道层仅与一个通道层连接，且该通道层与基站的通信距离，要小于最远端通道层与基站的通信距离，因此该通道层为最远端通道层的上一级通道层，即最远端通道层没有下一级通道层。

进一步地，在本实施例的一个优选实施方案中，在图2所示的步骤S101之前还可以包括下述步骤：按照预设的地址段，分别对最远端通道层的节点设备、每个非最远端通道层的中继设备和节点设备进行地址配置。

作为示例，本实施例中中继设备和节点设备的地址信息如下表1所示：

表1

具体地，网络系统包括一个基站，且该基站对应一个地址信息。例如，基站的其地址信息可以为0、或1000、或2000或、31000等。

网络系统的各通道层可以包括998个节点设备。当通道层0包括998个节点设备时，各节点设备的地址信息可以分别为1～998。当通道层1包括998个节点设备时，各节点设备的地址信息可以分别为1001～1998。当通道层2包括998个节点设备时，各节点设备的地址信息可以分别为2001～2998。当通道层31包括998个节点设备时，各节点设备的地址信息可以分别为31001～31998。本实施例中通道层0包括四个节点设备，因此各节点设备的地址信息可以分别为1～4。

网络系统的各通道层可以包括1个中继设备，当中继设备处于通道层0时其地址信息为999，当中继设备处于通道层1时其地址信息为1999，当中继设备处于通道层2时其地址信息为2999，当中继设备处于通道层31时其地址信息为31999。

进一步地，在本实施例的一个优选实施方案中，在图2所示的步骤S102和S103中，可以按照下述步骤设置节点设备发送上报数据的上报顺序：根据每个通道层的节点设备的地址配置上报顺序。

具体地，如图1所示，网络系统中最远端通道层m的三个节点设备的地址信息分别为m001、m002和m003，且m001＜m002＜m003，则这三个节点设备的上报顺序可以依据地址的大小顺序确定，例如可以为“m001、m002、m003”。网络系统中非最远端通道层0的四个节点设备的地址信息分别为1、2、3和4，则这四个节点设备的上报顺序可以依据地址的大小顺序确定，例如可以为“1、2、3、4”。

关于地址配置，需要指出的是，尽管这里详细描述了具体的地址配置方式，但是这仅仅是示例性的，并不构成对本发明的限制，只要能使每个通道层的节点设备按照一定顺序有序地依次进行数据上报，本发明可以采用任何适当的地址配置方法。

进一步地，由前述可知，图1所示的网络系统还包括与基站通信连接的上位机，相应地，用于图1所示的网络系统的网络通信方法还可以包括下述步骤：通过每个中继设备监控与其通信连接的所有节点设备的上报数据，并将上报数据经中继设备链和基站发送至上位机。即，与本发明的上述数据上报或传输模式类似，上述操作模式是图1所示网络系统的监控模式。

进一步地，在本实施例的一个优选实施方案中，可以按照下述操作模式对图1所示网络系统的基站、中继设备和节点设备进行参数设置：在基站、或中继设备、或节点设备启动后修改基站、或该中继设备、或该节点设备中存储的参数，并在修改成功后重新启动基站、或该中继设备、或该节点设备。具体地，当基站、中继设备和节点设备接收到的参数修改指令与基站、中继设备和节点设备存储的参数一致时，直接重新启动基站、中继设备和节点设备。当基站、中继设备和节点设备接收到的参数修改指令与基站、中继设备和节点设备存储的参数不一致时，需要在修改参数后再重新启动基站、中继设备和节点设备。当基站、中继设备和节点设备没有收到参数修改指令时直接进入正常工作状态，同时，由前述可知网络系统中基站、中继设备和节点设备均配置有不同的地址信息，因此可以直接依据地址信息判断网络系统内各装置的类型，即可以直接依据地址信息判断一个装置是否为基站、或中继设备、或节点设备。在本实施例的一个优选实施方案中，可以获取地址信息除以预设数值后得到的余数，并依据该余数确定网络系统内各装置的类型，具体为：若该余数为预设的第一数值则为基站，若该余数为预设的第二数值则为中继设备，否则为节点设备，例如第一数值为0，第二数值为9。

本实施例中网络系统的可设置参数主要包括空中速率、地址信息，以及通道层的发射频率、基站广播数据的时间间隔、中继设备发送数据的时间间隔、节点设备发送数据的时间间隔、读取数据的起始地址、读取数据的个数、基站的最长等待时间。同时，图1所示网络系统的参数还可以包括中继设备的数量、节点设备的数量、终端设备的数量等。其中，图1所示的31个通道层对应的发射频率分别可以为410～441MHz。基站广播数据的时间间隔可以依据中继设备和节点设备的数量，以及网络系统的通信距离设定。当中继设备和节点设备的数量越多，网络系统的通信距离越长时基站广播数据的时间间隔越大。中继设备发送数据的时间间隔，以及节点设备发送数据的时间间隔，可以根据实际的数据传输距离和相应的设备类型设定。读取数据的起始地址指的是节点设备读取数据的起始地址。读取数据的个数指的是节点设备在预设时间从起始地址读取的数据的个数。基站的最长等待时间指的是基站等待终端设备反馈上报数据的时间。

本实施例中通过基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令，在接收到数据上报指令之后，最远端通道层的节点设备通过中继设备链向基站发送上报数据；非最远端通道层的节点设备在下一级通道层的节点设备完成数据上报之后，通过中继设备链或直接向基站发送上报数据。由于采用逐层汇总的数据上报方式，相较于传统的单点问询数据通信方式，本发明的技术方案可以在不增加信道带宽的情况下极大地减少树形网络系统的通信时间。

上述实施例中虽然将各个步骤按照上述先后次序的方式进行了描述，但是本领域技术人员可以理解，为了实现本实施例的效果，不同的步骤之间不必按照这样的次序执行，其可以同时(并行)执行或以颠倒的次序执行，这些简单的变化都在本发明的保护范围之内。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本发明的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的PC来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于网络系统的网络通信方法，所述网络系统包括基站和多个通道层，最远端通道层包括多个节点设备，非最远端通道层包括多个节点设备和一个中继设备，每个所述节点设备与至少一个终端设备通信连接，所述非最远端通道层的中继设备依次串行级联构成中继设备链，每个非最远端通道层的中继设备与下一级通道层的节点设备通信连接，且最近端通道层的中继设备和节点设备与所述基站直接通信连接；

其特征在于，所述网络通信方法包括：

所述基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令；

在接收到所述数据上报指令之后，最远端通道层的节点设备通过所述中继设备链向所述基站发送上报数据；

非最远端通道层的节点设备在下一级通道层的节点设备完成数据上报之后，通过所述中继设备链或直接向所述基站发送上报数据。

2.根据权利要求1所述的网络通信方法，其特征在于，

“所述基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令”的步骤具体包括：

所述基站向与其直接通信连接的节点设备发送所述数据上报指令，并通过所述中继设备链将所述数据上报指令逐级转发至与每级中继设备通信连接的节点设备。

3.根据权利要求1所述的网络通信方法，其特征在于，

“最远端通道层的节点设备通过所述中继设备链向所述基站发送上报数据”的步骤具体包括：

在接收到所述数据上报指令之后，最远端通道层的每个节点设备按照预设的上报顺序依次通过所述中继设备链向所述基站发送上报数据。

4.根据权利要求3所述的网络通信方法，其特征在于，

“非最远端通道层的节点设备在下一级通道层的节点设备完成数据上报之后，通过所述中继设备链或直接向所述基站发送上报数据”的步骤具体包括：

在非最远端通道层接收到数据上报指令，并经预定时间之后，所述非最远端通道层的每个节点设备按照预设的上报顺序依次通过所述中继设备链或直接向所述基站发送上报数据，

其中，所述预定时间为第一时间与第二时间之和，所述第一时间为所述非最远端通道层的所有下级通道层的节点设备上报数据的时间总和，所述第二时间为所述非最远端通道层的中继设备与最远端通道层的中继设备之间的数据上报指令传输时间。

5.根据权利要求4所述的网络通信方法，其特征在于，

在所述基站以广播形式向每个节点设备发送数据上报指令之前，所述网络通信方法还包括：

按照预设的地址段，分别对最远端通道层的节点设备、每个非最远端通道层的中继设备和节点设备进行地址配置。

6.根据权利要求5所述的网络通信方法，其特征在于，

所述预设的上报顺序根据每个通道层的节点设备的地址进行设置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的网络通信方法，其特征在于，

所述网络系统还包括与所述基站通信连接的上位机；

所述网络通信方法还包括：

通过每个中继设备监控与其通信连接的所有节点设备的上报数据，并将所述上报数据经所述中继设备链和基站发送至所述上位机。

8.根据权利要求7所述的网络通信方法，其特征在于，

所述上位机采用MODBUS总线与所述基站通信连接；并且/或者所述基站、中继设备和节点设备无线传输数据的空中速率均为1.2Kbps。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的网络通信方法，其特征在于，

所述终端设备为家电设备。

10.根据权利要求9所述的网络通信方法，其特征在于，

所述家电设备是空调器。

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