CN108601086A - 一种带宽自适应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带宽自适应方法，其步骤包括：将无线扩频网络中采用的带宽划分为N级，N为正整数，其中，带宽m＝1、2、......、N对应的带宽随m的增大逐渐变窄；令m＝1，设定父节点，在组网过程中，对父节点和每个子节点先用第m带宽对其组网，若组网成功，则分配该最大允许带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，筛选出没有组网成功的子节点，则令m＝m+1，使用m带宽对父节点和没有组网成功的子节点组网，以此循环。该方法采用多轮组网技术，使得各子节点获取一个适宜带宽值，克服了传统模式下仅有一个固定带宽情况下窄带带宽实时性低、宽带带宽成功率低的缺陷，解决集抄时间长与抄收率高之间的矛盾。

Description

一种带宽自适应方法

技术领域

本发明涉及局域网多轮组网技术，特别是涉及一种智能家用计量仪表抄表读数过程中的带宽自适应方法。

背景技术

近一年来正在兴起的智能家用计量仪表(水、电、气表)抄表网络化，基本都釆用无线扩频技术，由于扩频调制的高灵敏度及低噪性，使得感知层网络无线信号的“穿透力”及传送力大大改善，但由于LORA芯片技术的带宽-波特率与传输距离之间的制约关系；即带宽越窄，则波特率越小(传输时间长)，相对传输距离越远，反之亦然。

如果网络协议中仅考虑传输能力因素(采用窄带传输)，则所有节点的传输波特率小以致传输时间长太长，以1000个子节点计，每个节点传送一段30字节的信息约需3秒，加上每个CAD唤醒时间2秒，则一轮集抄约需5000秒，这几乎失去了数据的“实时性”，另一方面，如果采用宽带传输，则传送时间可缩短若干倍，但对于部分距离父节点较远(方向背向父节点且需“穿墙”若干才能到达)的子节点而言，其抄收成功率将大打折扣。

如何解决传输速率和传输成功率的矛盾问题，是现有技术中需要解决的核心问题。公布号CN 103139099 A的专利公布了一种自适应的带宽调节方法及装置，该方法在保证设备访存性能的情况下有效提高带宽管理效率，提高设备以及系统的性能，但该方法需要专门的宽带信息表，将各设备及系统的带宽分配及使用信息需要预置于宽带信息表中，在智能家用计量仪表的系统中，考虑到用户量庞大，设备众多，方向背向父节点且需“穿墙”若干才能到达的子节点等复杂情况，用宽带信息表并不能很好的解决这一问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种带宽自适应方法，解决传输速率慢的问题。

为实现本发明的上述目的，本发明提出了一种带宽自适应方法，其采用步骤S11-S13、S21-S24之一或者其组合：S11、将无线扩频网络中采用的带宽划分为N级，所述N为正整数，其中，第m带宽对应的带宽随m的增大逐渐变窄，其中，m＝1、2、......、N；S12、令m＝1，设定父节点，在组网过程中，对父节点和每个子节点先用第m带宽对其组网，若组网成功，则分配第m带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S3；S13、令m＝m+1，若m等于N则停止组网；若m小于N则在组网不成功的节点中设定新的父节点，使用m带宽对所述新的父节点和其余子节点组网，若组网成功，则分配该第m带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S13。

S21、将无线扩频网络中采用的带宽划分为N级，所述N为正整数，其中，第m带宽对应的带宽随m的增大逐渐变窄，其中，m＝1、2、......、N；S22、令m＝1，设定父节点，在组网过程中，对父节点和每个子节点先用第m带宽对其组网，若组网成功，则分配第m带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S3；S23、筛选出没有组网成功的子节点，对父节点和没有组网成功的子节点执行步骤S24；S24、令m＝m+1，若m等于N则停止组网；若m小于N则使用m带宽对父节点和没有组网成功的子节点组网，若组网成功，则分配该第m带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S23。

该方法无需预先人为设置带宽信息表，而是利用系统本身进行多轮组网，根据网络中各设备的实际情况自动的选择最优组网方式，既保证了传输速率也提高了传输信息的准确率，解决了抄表过程中读取数据高成功率和读取采集高传输速率不可兼得的矛盾，并且针对父节点的选择考虑了根据实际情况不同做不同选择的灵活性。

在本发明的一种优选实施方式中，判断父节点与每个子节点组网是否成功的具体步骤为：如果父节点在规定的时间P内接收到子节点的返回数据则组网成功，如果没有接收到，则组网失败，所述P为正数。

该方式为信号传输异常的情况提供了时间阈值限制，不会让系统为判断是否成功组网无限等待。

在本发明的另一种优选实施方式中，在步骤S11和/或S21中，或S12和/或S22中，组网父节点在规定时间P后，将再次发出信息对没有接收到返回数据的子节点进行组网，所述P为正数；总共重复k次，k为正整数；当k次组网后，则表示该轮组网结束。

该实施方式实现了在每一轮组网中多次尝试，尽可能的将每一级带宽利用率达到最大化，节约了网络资源。

进一步的，所述N为4，每一级对应的带宽范围为：500M、250M、125M、62.5M。在本发明的另一种优选实施方式中，父节点和子节点上均设置有无线扩频模块。加入无线扩频模块，可以利用扩频信号宽频、低功率、抗多路径干扰性好的优势，并且能够精确的定时和测距，为抄表工作提供了安全性和实时性保障。在本发明的另一种优选实施方式中，在读取数据的过程中采用一种非线性间隙直读算法：用气时段间隙A采样，非用气时段间隙B采样，所述间隙A和所述间隙B为不同的时间间隔。

在本发明的另一种优选实施方式中，接收到信号后子节点休眠。这种方式可以避免已经接收到信号的子节点在下一轮的父节点选择中被误选为父节点，增加系统开销，耗费系统功耗。

在本发明的另一优选实施方式中，父节点和子节点上均设置有无线扩频模块。设置无线扩频模块的有益效果为基于LoRa扩频调制技术,抗干扰能力强，误码率低。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一种带宽自适应方法工作流程图；

图2是本发明一种带宽自适应方法工作流程优选方案图；

图3是本发明一种宽带自适应方法多轮多次组网流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，本发明提供了一种带宽自适应方法，其包括如下步骤：

S11、将无线扩频网络中采用的带宽划分为N级，所述N为正整数，在本实施例中，设N＝4，其中，带宽m＝1、2、......、N对应的带宽随m的增大逐渐变窄，在本实施例中带宽是指在单位时间(1秒钟)内能传输的数据量；所述带宽的范围为当m＝1时，带宽为500M，当m＝2时，带宽为250M，当m＝3时，带宽为125M，当m＝4时，带宽为62.5M。

S12、令m＝1，设定父节点，在组网过程中，对父节点和每个子节点用1级带宽对其组网，接收到信号后子节点休眠。在本实施例中，若m＝1时组网成功，则为该批子节点分配带宽为500M,若组网不成功，执行步骤S3。

S13、令m＝m+1，本实施例中，若m等于4则停止组网；若m小于4则在组网不成功的节点中设定新的父节点，使用下一级最大带宽对所述新的父节点和其余子节点组网，若组网成功，则分配对应带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，且m小于4，执行步骤S13。

本实施方式中，父节点和子节点上均设置有无线扩频模块，所述无线扩频模块型号为：，子节点接受到信号后进入休眠状态。

图2展示了另一种带宽自适应方法，包括如下步骤：

S21、将无线扩频网络中采用的带宽划分为N级，所述N为正整数，在本实施例中，设N＝4，其中，带宽m＝1、2、......、N对应的带宽随m的增大逐渐变窄，在本实施例中带宽是指在单位时间(1秒钟)内能传输的数据量；所述带宽的范围为当m＝1时，带宽为500M，当m＝2时，带宽为250M，当m＝3时，带宽为125M，当m＝4时，带宽为62.5M。

S22、令m＝1，设定父节点，在组网过程中，对父节点和每个子节点用1级带宽对其组网，在本实施例中，若m＝1时组网成功，则为该批子节点分配带宽为500M,，若组网不成功，执行步骤S3。

S23、筛选出没有组网成功的子节点，对父节点和没有组网成功的子节点执行步骤S4；。

S24、令m＝m+1，本实施例中若m等于4则停止组网；若m小于4则使用下一级带宽对父节点和没有组网成功的子节点组网，若组网成功，则分配此时最大允许带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S23。本实施方式中，父节点和子节点上均设置有无线扩频模块，所述无线扩频模块型号为：子节点接受到信号后进入休眠状态。。

基于上述实施方式中，一种优选方案为判断父节点与每个子节点组网是否成功的具体步骤为：如果父节点在规定的时间P内接收到子节点的返回数据则组网成功，如果没有接收到，则组网失败，所述P为正数。在本实施例中，P为300秒。当第m＝N,即第N次组网完成后，仍然没有组网成功的子节点，标记为孤立节点，以便工作人员人工处理。

进一步的，如图3所示，在步骤S11和/或S21中，或S12和/或S22中，组网父节点在规定时间P后，将再次发出信息对没有接收到返回数据的子节点进行组网，所述P为正数；总共重复k次，k为正整数；当k次组网后，则表示该轮组网结束。在父节点变化的实施例中，该方法先利用变化父节点来收集数据信息，当父节点变化也不能快速高效收集数据时，父节点使信号频率变窄，保证数据的可靠快速收回。

本实施例中，所述P为300秒，所述k为3。第一次组网时，组网父节点首次发出信息，此时m＝1,带宽为500M，300秒后，在不改变带宽的情况下对没有返回数据的子节点再次发出信息，共重复3次后第一轮组网结束，在3次300秒内只要返回数据的子节点均为带宽为500M的子节点；3次以后进行下一轮组网，此时m＝2,带宽为250M，300秒后，在不改变带宽的情况下对没有返回数据的子节点再次发出信息，共重复3次后第二轮组网结束，在3次300秒内只要返回数据的子节点均为带宽为250M的子节点，直到m＝N，即4次以后组网结束。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种带宽自适应方法，其特征在于，采用步骤S11-S13、S21-S24之一或者其组合：

S11、将无线扩频网络中采用的带宽划分为N级，所述N为正整数，其中，第m带宽对应的带宽随m的增大逐渐变窄，其中，m＝1、2、......、N；

S12、令m＝1，设定父节点，在组网过程中，对父节点和每个子节点先用第m带宽对其组网，若组网成功，则分配第m带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S3；

S13、令m＝m+1，若m等于N则停止组网；若m小于N则在组网不成功的节点中设定新的父节点，使用m带宽对所述新的父节点和其余子节点组网，若组网成功，则分配该第m带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S13；

S21、将无线扩频网络中采用的带宽划分为N级，所述N为正整数，其中，第m带宽对应的带宽随m的增大逐渐变窄，其中，m＝1、2、......、N；

S22、令m＝1，设定父节点，在组网过程中，对父节点和每个子节点先用第m带宽对其组网，若组网成功，则分配第m带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S3；

S23、筛选出没有组网成功的子节点，对父节点和没有组网成功的子节点执行步骤S24；

S24、令m＝m+1，若m等于N则停止组网；若m小于N则使用m带宽对父节点和没有组网成功的子节点组网，若组网成功，则分配该第m带宽给该子节点，父节点接收子节点传输的数据，若组网不成功，执行步骤S23。

2.根据权利要求1所述的带宽自适应方法，其特征在于，判断父节点与每个子节点组网是否成功的具体步骤为：如果父节点在规定的时间P内接收到子节点的返回数据则组网成功，如果没有接收到，则组网失败，所述P为正数。

3.根据权利要求2所述的带宽自适应方法，其特征在于，在步骤S11和/或S21中，或S12和/或S22中，组网父节点在规定时间P后，将再次发出信息对没有接收到返回数据的子节点进行组网，所述P为正数；总共重复k次，k为正整数；当k次组网后，则表示该轮组网结束。

4.根据权利要求1所述的带宽自适应方法，其特征在于，所述N为4，每一级对应的带宽范围为：500M、250M、125M、62.5M。

5.根据权利要求1所述的带宽自适应方法，其特征在于，所述父节点和子节点上均设置有无线扩频模块。

6.根据权利要求1所述的带宽自适应方法，其特征在于，接收到信号后子节点休眠。