CN109040246B - 一种基于时间队列机制的组网通讯方法和系统 - Google Patents

一种基于时间队列机制的组网通讯方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于时间队列机制的组网通讯方法和系统，方法包括：网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求；网络控制中心接收网络节点的应答数据；其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列。本发明采用发送N次主机请求的方式来进行组网通讯，能保证请求命令顺利被接收，同时基于N次主机请求对应的应答时间组成的时间序列来进行应答响应，通讯效率更高，最大限度地提高带宽的有效利用率和通讯实时性。本发明可广泛应用于通讯领域。

Description

一种基于时间队列机制的组网通讯方法和系统
技术领域
本发明涉及通讯领域，尤其是一种基于时间队列机制的组网通讯方法和系统。
背景技术
随着组网通讯的应用越来越广，采用“请求-应答”方式实现组网通讯功能成为了普遍采用的一种通讯方法，尤其在单工通讯的通讯解决方案中是一种重要的实现方法。
然而，目前的“请求-应答”通讯方法通常请求命令只发送一次，未能保证请求命令顺利被接收，不够可靠，也容易导致通讯效率不高，带宽有效利用率低，难以满足实时高速的通讯要求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种可靠的基于时间队列机制的组网通讯方法、系统和装置，最大限度地提高带宽的有效利用率和通讯实时性。
本发明所采取的第一技术方案是：
一种基于时间队列机制的组网通讯方法，包括以下步骤：
网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求；
网络控制中心接收网络节点的应答数据；
其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列。
进一步，所述网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求这一步骤，具体包括：
网络控制中心进入发送模式；
网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点依次发送第一至第N次主机请求；
网络控制中心进入接收模式，等待网络节点的应答数据。
进一步，所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
进一步，所述应答时间的计算公式为：Tresponse＝Device_ID*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc，其中，Tresponse为网络节点应答时间，Device_ID为网络节点的设备ID，Ta为预设的时间间隔，Pkt_cnt为数据包序号，Tb为网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间，Tc为系统处理主机请求命令的时间。
本发明所采取的第二技术方案是：
一种基于时间队列机制的组网通讯方法，包括以下步骤：
网络节点接收网络控制中心以预设的时间间隔发送的N次主机请求；
网络节点根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间；
网络节点在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据；
其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列。
进一步，所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
进一步，所述网络节点根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间这一步骤，具体包括：
网络节点从接收的N次主机请求中获取数据包序号、预设的时间间隔和网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间；
网络节点根据数据包序号、预设的时间间隔和网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间计算对应的应答时间，所述对应的应答时间计算公式为：Tresponse＝Device_ID*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc，其中，Tresponse为网络节点应答时间，Device_ID为网络节点的设备ID，Ta为预设的时间间隔，Pkt_cnt为数据包序号，Tb为网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间，Tc为系统处理主机请求命令的时间。
进一步，所述网络节点在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据这一步骤，具体包括：
网络节点将计算的应答时间载入计时器进行计时；
在计时器的计时时间到达后，网络节点启动对主机请求的响应过程，向网络控制中心发送对应的应答数据。
本发明所采取的第三技术方案是：
一种基于时间队列机制的组网通讯系统，包括网络控制中心和若干个网络节点，所述网络控制中心包括：
第一发送模块，用于以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求；
第一接收模块，用于接收网络节点的应答数据；
所述网络节点包括：
第二接收模块，用于接收网络控制中心以预设的时间间隔发送的N次主机请求；
计算模块，用于根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间；
第二发送模块，用于在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据；
其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列。
进一步，所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
本发明的有益效果是：本发明一种基于时间队列机制的组网通讯方法及系统，网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，网络节点根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间并在计算的应答时间到达后应答主机请求，采用发送N次主机请求的方式来进行组网通讯，能保证请求命令顺利被接收，同时基于N次主机请求对应的应答时间组成的时间序列来进行应答响应，通讯效率更高，最大限度地提高带宽的有效利用率和通讯实时性。
附图说明
图1为本发明网络控制中心通讯过程的整体流程图；
图2为本发明网络节点通讯过程的整体流程图；
图3为本发明基于时间队列机制的组网通讯系统的结构框图；
图4为本发明优选实施例的组网框架图；
图5为本发明优选实施例网络控制中心通讯过程的具体实现流程图；
图6为本发明优选实施例网络节点通讯过程的具体实现流程图；
图7为本发明优选实施例网络节点响应主机请求的具体实现流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明一种基于时间队列机制的组网通讯方法，包括以下步骤：
网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求；
网络控制中心接收网络节点的应答数据；
其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列。
进一步作为优选的实施方式，所述网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求这一步骤，具体包括：
网络控制中心进入发送模式；
网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点依次发送第一至第N次主机请求；
网络控制中心进入接收模式，等待网络节点的应答数据。
进一步作为优选的实施方式，所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
进一步作为优选的实施方式，所述应答时间的计算公式为：Tresponse＝Device_ID*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc，其中，Tresponse为网络节点应答时间，Device_ID为网络节点的设备ID，Ta为预设的时间间隔，Pkt_cnt为数据包序号，Tb为网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间，Tc为系统处理主机请求命令的时间。
参照图2，本发明一种基于时间队列机制的组网通讯方法，包括以下步骤：
网络节点接收网络控制中心以预设的时间间隔发送的N次主机请求；
网络节点根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间；
网络节点在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据；
其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列。
进一步作为优选的实施方式，所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
进一步作为优选的实施方式，所述网络节点根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间这一步骤，具体包括：
网络节点从接收的N次主机请求中获取数据包序号、预设的时间间隔和网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间；
网络节点根据数据包序号、预设的时间间隔和网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间计算对应的应答时间，所述对应的应答时间计算公式为：Tresponse＝Device_ID*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc，其中，Tresponse为网络节点应答时间，Device_ID为网络节点的设备ID，Ta为预设的时间间隔，Pkt_cnt为数据包序号，Tb为网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间，Tc为系统处理主机请求命令的时间。
进一步作为优选的实施方式，所述网络节点在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据这一步骤，具体包括：
网络节点将计算的应答时间载入计时器进行计时；
在计时器的计时时间到达后，网络节点启动对主机请求的响应过程，向网络控制中心发送对应的应答数据。
参照图3，本发明一种基于时间队列机制的组网通讯系统，包括网络控制中心和若干个网络节点，所述网络控制中心包括：
第一发送模块，用于以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求；
第一接收模块，用于接收网络节点的应答数据；
所述网络节点包括：
第二接收模块，用于接收网络控制中心以预设的时间间隔发送的N次主机请求；
计算模块，用于根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间；
第二发送模块，用于在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据；
其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列。
进一步作为优选的实施方式，所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。
针对现有组网通讯方式不够可靠和通讯效率不高的问题，本实施例提出一种基于时间队列机制的“请求-应答”组网通讯方案，最大限度地提高带宽的有效利用率和通讯实时性。该方案的具体实现过程如下：
(1)组网框架
如图4所示，本实施例的组网通讯网络由一个网络控制中心和若干个网络节点组成，每个网络节点都有独立的设备ID，且设备ID是连续的整数数据；
网络控制中心可以单独请求指定设备ID的网络节点，也可以通过广播方式同时请求所有网络节点；
组网通讯网络可以是有线和/或无线形式。
(2)网络控制中心通讯过程
如图5所示，以N＝3为例，本实施例网络控制中心通讯过程的具体包括以下步骤：
1)网络控制中心进入发送模式；
2)网络控制中心第1次向网络节点发送主机请求；
3)网络控制中心等待时间Ta后，第2次向网络节点发送主机请求；
4)网络控制中心等待时间Ta后，第3次向网络节点发送主机请求；
5)网络控制中心进入接收模式；
6)网络控制中心接收网络节点的应答数据，并在接收结束后退出接收模式。
本实施例网络控制中心连发3次请求命令来保证通讯的可靠性，保证请求命令可以顺利地发送到网络节点。
(3)主机请求数据格式
本实施例网络控制中心发送的主机请求数据格式如下表1所示：
表1
Head Pkt_cnt Cmd T<sub>a</sub> T<sub>b</sub> Crc Tail
0xaa 0x55
表1中，Head:请求数据头，固定为0xaa；
Pkt_cnt:数据包序号，取值为1、2、3；
Cmd:请求命令；
Ta:连续两个请求命令间的时间差；
Tb:网络节点响应主机命令需要的通讯时间；
Crc:校验字；
Tail:请求数据尾,固定为0x55。
(4)网络节点的通讯处理过程
如图6所示，本实施例网络节点的通讯处理过程具体包括以下步骤：
1)网络节点等待接收主机请求命令；
2)网络节点接收到主机请求命令后，从主机请求命令中获取计算应答时间所需的参数，计算应答时间所需的参数包括数据包序号Pkt_cnt、连续两个请求命令间的时间差Ta和网络节点响应主机命令需要的通讯时间Tb；
3)网络节点根据获取的参数结合自身的设备ID值，计算出网络节点自身的应答时间Tresponse；
4)将网络节点自身的应答时间Tresponse加入时间序列中，等待应答时间到达；
5)网络节点在应答时间到达后应答主机请求，并在应答完毕后结束通讯流程。
(5)时间队列的产生和运行机制
在网络节点的通讯处理过程中，网络节点应答时间Tresponse计算方法为：
Tresponse＝Device_ID*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc
其中，Tc为系统处理请求命令的时间，该时间在特定的系统下是个固定的值。
则按N次主机请求的先后顺序，所产生的时间队列为：
1*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc
2*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc
3*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc
……
N*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc
时间队列产生后，把对应的Tresponse载入高精度计时器Timer开始计时，当计时时间到达后，网络节点立即启动响应过程，向网络控制中心发送对应的应答数据，如图7所示。
综上所述，本发明一种基于时间队列机制的组网通讯方法及系统，网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，网络节点根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间并在计算的应答时间到达后应答主机请求，采用发送N次主机请求的方式来进行组网通讯，能保证请求命令顺利被接收，同时基于N次主机请求对应的应答时间组成的时间序列来进行应答响应，通讯效率更高，最大限度地提高带宽的有效利用率和通讯实时性。本发明的方案在组网通讯领域具有广阔的应用前景。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种基于时间队列机制的组网通讯方法，其特征在于：包括以下步骤：
网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求；
网络控制中心接收网络节点的应答数据；
其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列；所述应答时间的计算公式为：Tresponse＝Device_ID*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc，其中，Tresponse为网络节点应答时间，Device_ID为网络节点的设备ID，Ta为预设的时间间隔，Pkt_cnt为数据包序号，Tb为网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间，Tc为系统处理主机请求命令的时间。
2.根据权利要求1所述的一种基于时间队列机制的组网通讯方法，其特征在于：所述网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求这一步骤，具体包括：
网络控制中心进入发送模式；
网络控制中心以预设的时间间隔向网络节点依次发送第一至第N次主机请求；
网络控制中心进入接收模式，等待网络节点的应答数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于时间队列机制的组网通讯方法，其特征在于：所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
4.一种基于时间队列机制的组网通讯方法，其特征在于：包括以下步骤：
网络节点接收网络控制中心以预设的时间间隔发送的N次主机请求；
网络节点根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间；
网络节点在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据；其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列；所述对应的应答时间计算公式为：Tresponse＝Device_ID*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc，其中，Tresponse为网络节点应答时间，Device_ID为网络节点的设备ID，Ta为预设的时间间隔，Pkt_cnt为数据包序号，Tb为网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间，Tc为系统处理主机请求命令的时间。
5.根据权利要求4所述的一种基于时间队列机制的组网通讯方法，其特征在于：所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
6.根据权利要求5所述的一种基于时间队列机制的组网通讯方法，其特征在于：所述网络节点根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间这一步骤，具体包括：
网络节点从接收的N次主机请求中获取数据包序号、预设的时间间隔和网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间；
网络节点根据数据包序号、预设的时间间隔和网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间计算对应的应答时间。
7.根据权利要求6所述的一种基于时间队列机制的组网通讯方法，其特征在于：所述网络节点在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据这一步骤，具体包括：
网络节点将计算的应答时间载入计时器进行计时；
在计时器的计时时间到达后，网络节点启动对主机请求的响应过程，向网络控制中心发送对应的应答数据。
8.一种基于时间队列机制的组网通讯系统，其特征在于：包括网络控制中心和若干个网络节点，所述网络控制中心包括：
第一发送模块，用于以预设的时间间隔向网络节点发送N次主机请求，使网络节点在应答时间到达后应答主机请求；
第一接收模块，用于接收网络节点的应答数据；
所述网络节点包括：
第二接收模块，用于接收网络控制中心以预设的时间间隔发送的N次主机请求；
计算模块，用于根据接收的N次主机请求计算对应的应答时间；
第二发送模块，用于在计算的应答时间到达后应答主机请求，向网络控制中心发送对应的应答数据；
其中，N为大于1的正整数，N次主机请求对应的应答时间组成时间序列；所述对应的应答时间计算公式为：Tresponse＝Device_ID*Tb-Pkt_cnt*(Ta-1)+Tc，其中，Tresponse为网络节点应答时间，Device_ID为网络节点的设备ID，Ta为预设的时间间隔，Pkt_cnt为数据包序号，Tb为网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间，Tc为系统处理主机请求命令的时间。
9.根据权利要求8所述的一种基于时间队列机制的组网通讯系统，其特征在于：所述主机请求的数据格式为：请求数据头+数据包序号+请求命令+预设的时间间隔+网络节点响应主机请求命令需要的通讯时间+校验字+请求数据尾。
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