CN109067653A - 双模通信网络的建立方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双模通信网络的建立方法及系统，该方法包括：双模通信网络中子节点在首次接收到中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储信标在子节点的场强信息，再生信标及转发再生的信标直至转发次数达到预定次数；子节点在首次接收到中心节点发送的场强信息采集命令时，将所存储的场强信息上报至中心节点，并转发场强信息采集命令，直至接收场强信息采集命令的所有子节点均将场强信息上报至中心节点；中心节点根据接收的场强信息，判断子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值；若是，将该子节点加入双模通信网络中。本发明采用双模通信方式及信标机制进行组网，提高了网络覆盖率及节点之间通信质量。

Description

双模通信网络的建立方法及系统

技术领域

本发明涉及通信网络技术领域，具体而言，涉及一种双模通信网络的建立方法及系统。

背景技术

随着科技的发展，人们对高科技产品的需求越来越多，设备与设备之间的连接与通信越来越引起人们的关注。现有的通信方式主要包括电力线宽带载波通信及微功率无线通信两种方式。

电力线宽带载波通信是指利用电力线作为通信介质进行数据传输的一种通信技术。该电力线宽带载波通信的可靠性比较高，传输速率较快，但是电力线宽带载波网络布线往往受到节点周围环境及电力自身异常等因素的影响，如两个通信节点之间布线难度较大或两个节点之间电力线出现故障等，导致电力线宽带载波通信网络中所有节点之间通信质量较低，网络覆盖率较低。

微功率无线通信是指利用空间传播的电磁波来进行数据传输的一种通信技术。微功率无线通信技术具有传输可靠性高，不受电力负荷及电力线干扰的影响，能够保障实时通信，移动性较好，得到了较为广泛的应用，然而微功率无线网络往往受限于穿透力及多级路由等因素导致的穿透力较弱和通信干扰较大等问题，亦难以满足业务数据传输的高质量需求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例旨在提供一种双模通信网络的建立方法及系统，以解决现有技术的不足。

根据本发明的一个实施方式，提供一种双模通信网络的建立方法，包括：

双模通信网络中子节点在首次接收到中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所述再生的信标，直至转发次数达到预设次数；其中，所述场强信息包括信号质量数据及传播方向；

所述子节点在首次接收到所述中心节点发送的场强信息采集命令时，将所存储的场强信息上报至所述中心节点，并转发该场强信息采集命令，直至接收所述场强信息采集命令的所有子节点均将所述场强信息上报至所述中心节点；

所述中心节点根据接收的场强信息，判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值，其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点；

若所述子节点与该入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据均达到预定阈值，则将该子节点加入双模通信网络中。

在上述的双模通信网络的建立方法中，所述信标还包括身份标识及规模值，其中，所述身份标识为所述中心节点或所述子节点的出厂ID或与所述中心节点或所述子节点绑定的其他设备的ID，所述规模值为预先设定或响应用户的输入操作进行获取。

在上述的双模通信网络的建立方法中，所述“双模通信网络中子节点在首次接收到中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所述再生的信标，直至转发次数达到预设次数”包括：

双模通信网络的每一所述子节点，在首次接收到所述信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息；

判断所述转发次数是否达到预设次数；

若所述转发次数没有达到预设次数，所述子节点将转发次数加一得到新的转发次数，及根据新的转发次数和所述子节点的身份标识更新所述信标的对应内容，将更新的信标进行转发；

若所述转发次数达到预设次数，停止转发所述信标。

在上述的双模通信网络的建立方法中，还包括：

将所述子节点的所述身份标识对所述规模值作取模运算确定所述子节点发送时隙的初始时位，及根据所述初始时位在各自的发送时隙内转发所述信标或所述场强信息采集命令。

在上述的双模通信网络的建立方法中，还包括：

在转发所述信标或所述场强信息采集命令之前，每一子节点还用于根据其所在时隙的初始时位进行时间同步。

在上述的双模通信网络的建立方法中，所述“在转发所述信标或所述场强信息采集命令之前，每一子节点还用于根据其所在时隙的初始时位进行时间同步”包括：

以所述中心节点广播所述信标的时间为基准，每个子节点根据其最近一次接收信标的时间及该子节点的发送时隙的初始时位进行同步。

在上述的双模通信网络的建立方法中，所述中心节点和所述多个子节点均支持电力线宽带载波和微功率无线两种通信方式。

在上述的双模通信网络的建立方法中，所述子节点在电力线宽带载波信道和微功率无线信道均进行转发所述信标或所述场强信息采集命令。

在上述的双模通信网络的建立方法中，所述子节点在电力线宽带载波信道和微功率无线信道各自的发送时隙内转发所述信标或所述场强信息采集命令。

在上述的双模通信网络的建立方法中，在所述子节点将再生的所述信标或场强信息采集命令在所述电力线宽带载波网络和所述微功率无线网络中各自的发送时隙进行转发之前，所述子节点还用于监听其发送时隙内对应网络的信道是否空闲；

若所述信道空闲，所述子节点将再生的所述信标或场强信息采集命令在所述电力线宽带载波信道和所述微功率无线信道中各自的发送时隙进行转发；

若所述信道不空闲，所述子节点停止转发所述信标，等待一段时间后重新在所述电力线宽带载波信道和所述微功率无线信道中对应时隙内转发所述信标或场强信息采集命令。

在上述的双模通信网络的建立方法中，所述“判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值”包括：

判断在电力线宽带载波通信方式及微功率无线通信方式下所述子节点与一入网节点之间的第一传播方向的至少一个信号质量数据及第二传播方向的至少一个信号质量数据是否均大于或等于预定阈值，其中，所述第一传播方向为由所述子节点向一入网节点的方向，所述第二传播方向为由所述一入网节点向所述子节点的方向。

在上述的双模通信网络的建立方法中，在电力线宽带载波网络中，所述信号质量数据为信噪比；在微功率无线网络中，所述信号质量数据为信号强度。

在上述的双模通信网络的建立方法中，还包括：

在将所述子节点加入双模通信网络中后，还根据所述场强信息确定所述子节点与其他加入网络的子节点之间连接关系及通信方式。

本发明的另一实施方式，提供一种双模通信网络的建立装置，包括：

信标转发模块，用于双模通信网络中子节点在首次接收到中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所述再生的信标，直至转发次数达到预设次数；其中，所述场强信息包括信号质量数据及传播方向；

信息上报模块，用于所述子节点在首次接收到所述中心节点发送的场强信息采集命令时，将所存储的场强信息上报至所述中心节点，并转发该场强信息采集命令，直至接收所述场强信息采集命令的所有子节点均将所述场强信息上报至所述中心节点；

网络建立模块，用于所述中心节点根据接收的场强信息，判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值，其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点；若所述子节点与该入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据均达到预定阈值，则将该子节点加入双模通信网络中。

本发明的又一实施方式，提供一种双模通信网络的建立系统，该系统包括中心节点和多个子节点：

所述子节点在首次接收到所述中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所再生的信标，直至转发次数达到预设次数；其中，所述场强信息包括信号质量数据及传播方向；

所述子节点在首次接收到所述中心节点发送的场强信息采集命令时，将所存储的场强信息上报至所述中心节点，并转发该场强信息采集命令，直至接收所述场强信息采集命令的所有子节点均将所述场强信息上报至所述中心节点；

所述中心节点根据接收的场强信息，判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值，其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点；

若所述子节点与该入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据均达到预定阈值，所述中心节点将该子节点加入双模通信网络中。

本发明的再一实施方式，提供一种计算机可读存储介质，该计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序运行时使计算机执行上述的双模通信网络的建立方法。

本发明的双模通信网络的建立方法及系统至少提供以下技术效果：与单纯的微功率无线网络或者电力线宽带载波网络相比，双模网络中节点间的通信关系更加丰富，通信路径更多，覆盖的子节点更多；采用信标机制，根据场强信息对接收到信标的所有子节点进行筛选，选取可双向且可靠通信的子节点，在丰富通信关系的同时提高各节点之间的通信质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。

图1示出了本发明第一实施例提供的一种双模通信网络的建立方法的流程示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种双模通信网络节点的分布示意图。

图3示出了本发明实施例提供的一种传输速率、预设次数及时隙之间的比例关系示意图。

图4示出了本发明第二实施例提供的一种双模通信网络的建立方法的流程示意图。

图5示出了本发明实施例提供的一种双模通信网络的建立装置的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-双模通信网络的建立装置；110-信标转发模块；120-信息上报模块；130-网络建立模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在多尺度标定板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作详细说明。

实施例1

图1示出了本发明第一实施例提供的一种双模通信网络的建立方法的流程示意图。该双模通信网络可为基于电力线宽带载波和微功率无线的双模通信网络，所述双模通信网络包括一中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点均支持电力线宽带载波和微功率无线两种通信方式。

例如，由于受到地理环境的影响，如双模通信网络中部分节点处于大型建筑物的地下室，该部分节点之间通过电力线宽带载波通信是可行的，但是微功率无线由于受多级路由及信号穿透性的影响导致通信速率太低，无法满足业务数据传输的实际需求，那么该部分节点之间可以通过电力线宽带载波的通信方式进行通信。当任意节点之间布线的难度比较大，如部分节点处于河流的两边，布线的难度以及开销特别大，那么该部分节点可以通过微功率无线通信方式进行通信。当两个节点之间既可通过电力线宽带载波进行通信，也可以通过微功率无线进行通信时，还可以优先选择通信质量较好的一种通信方式进行通信。通过电力线宽带载波和微功率无线通信方式的相互补充，扩大了网络的覆盖率，实现高效、可靠的数据传输功能。

进一步地，所述子节点在电力线宽带载波信道和微功率无线信道均进行转发所述信标或所述场强信息采集命令。

该双模通信网络建立方法采用了信标机制，中心节点每隔预设时间广播信标，每个子节点对接收的信标均进行转发操作，子节点通过电力线宽带载波和通过微功率无线接收的信标可以相互激活和转发。

例如，中心节点每隔2s广播信标，一子节点W通过电力线宽带载波信道或微功率无线信道接收到所述信标，将所述信标在电力线宽带载波信道及微功率无线信道均进行转发，具体地，子节点W通过电力线宽带载波信道接收的信标可以在微功率无线信道中进行转发，也可以在电力线宽带载波信道中进行转发；子节点W通过微功率无线信道接收的信标可以在电力线宽带载波信道中进行转发，也可以在微功率无线信道中进行转发，即可以互相激活和转发。

如图2所示，为本发明实施例提供的一种电力线宽带载波和微功率无线双模通信网络中通信节点的分布示意图。图中，A表示中心节点，B表示子节点。该双模通信网络中包括一个中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点之间、所述子节点与所述子节点之间均可通过电力线宽带载波和微功率无线两种通信方式进行通信。在进行网络通信的过程中，中心节点和子节点的地理位置相对固定，不会随意变动，而受限于地理位置，存在子节点不能直接与中心节点进行网络通信的情况。针对这类子节点，需要与一个或多个其他子节点连接，以实现所述子节点与中心节点之间的通信连接。

所述中心节点及子节点可以包括处理单元、通信单元及存储单元等，所述处理单元、通信单元及存储单元等可以直接或间接的电性连接，以实现数据的传输和交互。所述处理单元用于对接收的信标内容及场强信息采集命令进行解析，对信标进行更新，及控制所述信标及场强信息采集命令的转发操作；所述通信单元包括第一通信单元与第二通信单元，其中，所述第一通信单元可通过有线方式进行通信，第二通信单元可为微功率无线方式进行通信；所述存储单元用于对自身的信息及接收的信标进行存储，还可以对接收的信标在该节点上的场强信息等进行存储。

如图1所示，该双模通信网络的建立方法包括：

步骤S110，双模通信网络中子节点在首次接收到中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在子节点的场强信息，再生该信标及转发再生的信标。

本实施例中，所述中心节点每隔预设时间广播所述信标。

进一步地，所述信标还包括电力线宽带载波网络中预设次数及微功率无线网络中的预设次数，所述预设次数为对应网络中转发次数所能达到的最大值，例如，若预设次数是10，则信标最多能转发的次数为10次。

本实施例中，根据双模信道中信号传输速率之间的比例关系及所述双模通信网络中的传输半径确定所述电力线宽带载波网络和所述微功率无线网络各自对应的预设次数。在一些其他的实施例中，还可以预先设定所述转发次数。

本实施例中，双模网络中不同信道的传输速率和所述预设次数呈正比例关系。也就是说在同一个信标周期内，若某一通信网络的信道传输速率越快，所述中心节点/子节点通过该信道每发送一次信标所用的时间越短，在该网络中所能实现的转发次数越多。其中，在双模通信网络中一个信标从开始发送到停止转发之间的时间间隔为一个信标周期。

例如，如图3所示为本发明实施例提供的一种传输速率、预设次数及时隙之间的比例关系示意图。若所述电力线宽带载波网络和所述微功率无线网络的信道传输速率之间的比例关系为2:1，那么，所述中心节点或子节点在所述电力线宽带载波网络和所述微功率无线网络的信道中每发送一次信标所使用的时间之间的比例关系为1:2，各子节点在所述电力线宽带载波网络和所述微功率无线网络的信道中对应的时隙宽度之间的比例关系为2:1，在所述该电力线宽带载波网络和所述微功率无线网络中所能实现的转发次数之间的比例关系为2:1，即在电力线宽带载波网络中所述子节点转发两次所述信标时，在微功率无线网络中所述子节点转发了一次所述信标。

如图2所示，根据图3中的传输速率、预设次数及时隙之间的比例关系，若所述电力线宽带载波网络中信标需经历6次转发才能使该网络中所有节点都转发完毕，则在微功率无线网络中信标需经历3次转发就能与所述电力线宽带载波网络的信标周期相等。

由于每转发一次所述信标，通过电力线宽带载波网络及通过微功率无线网络接收到所述信标的所有子节点不同，所以，通过多次转发信标，可以使更多的节点接收到该信标并转发，扩大网络的覆盖率。

所述预设次数还能有效的防止所述双模通信网络中节点无限扩张及网络之间相互干扰的问题，使网络与网络的之间的区分度更高。

进一步地，所述信标还包括身份标识及规模值。

所述节点的身份标识为用于区分该节点与其他节点的唯一的识别码。例如，本实施例中，所述节点的身份标识可以为该节点的出厂身份识别码。在一些其他的实施例中，所述节点的身份标识还可以为与该节点对应设备的设备地址或设备ID等。

所述规模值可以通过预先设定或响应用户的输入操作进行获取。所述规模值的设置与所述双模通信网络中所有子节点的数目有关。

例如，如图2所示，由于在信标发送之前所述双模通信网络中所有子节点的个数并不能被明确确定，可将所述规模值预先设置为255，即将当前双模网络中包含子节点的个数设为255。

如图2所示，定义通过电力线宽带载波或微功率无线接收到由所述中心节点广播的所述信标的所有子节点为第一层子节点，及定义通过电力线宽带载波或微功率无线接收到由所述第一层子节点转发的所述信标的所有子节点为第二层子节点，依此可知通过电力线宽带载波或微功率无线接收到由第K-1层子节点转发的所述信标的所有子节点为第K层子节点，其中，K为大于1的正整数。

第一层子节点接收到信标后，监测该信标在所述子节点的场强信息，记录并存储该场强信息至所述子节点的存储单元里，及对接收到的所述信标进行再生并转发该再生的信标；第二层子节点接收到第一层子节点转发的信标后，同样记录并存储场强信息，再生接收到的信标并进行转发；第三层子节点接收到第二层子节点转发的信标后，同样记录并存储场强信息，再生接收到的信标并进行转发；依次类推，每一层子节点在存储场强信息外，还用于再生信标并进行转发。

所述场强信息包括信号质量数据及传播方向。其中，在电力线宽带载波网络中，所述信号质量数据为信噪比；在微功率无线网络中，所述信号质量为信号强度。

转发次数的初始值为0，在接收到中心节点广播的信标后，所述子节点还将转发次数加一，即进行一次转发。

进一步地，所述“再生该信标”包括：

所述子节点根据新的转发次数及子节点的身份标识更新所述信标的对应内容。

再生信标后，所述子节点分别在所述电力线宽带载波信道及所述微功率无线信道中转发所述信标。

步骤S120，判断转发次数是否达到预设次数。

所述子节点接收到信标后，在记录并存储该信标在子节点的场强信息后，判断不同网络的转发次数是否达到对应的预设次数，若转发次数达到所述预设次数，为了与其他网络进行区分，则接收到信标的子节点停止转发该信标，前进至步骤S130；若转发次数未达到所述预设次数，则返回至步骤S110。

步骤S130，子节点在首次接收到中心节点发送的场强信息采集命令时，将存储的所述场强信息上报至所述中心节点，并转发该场强信息采集命令。

信标转发完毕后，所述中心节点发送场强信息采集命令，接收所述场强信息采集命令的第一层子节点，将自身的场强信息上报至中心节点，并继续转发该场强信息采集命令；接收到第一层子节点转发的场强信息采集命令的第二层子节点，将自身的场强信息上报至第一层子节点，并转发该场强信息采集命令，第一层子节点将第二层子节点的场强信息转发至中心节点；接收到第二层子节点转发的场强信息采集命令的第三层子节点，将自身的场强信息上报至第二层子节点，并转发该场强信息采集命令，第二层子节点将第三层子节点的场强信息转发第一层子节点，第一层子节点将第三层子节点的场强信息转发至中心节点直到最后一层子节点根据接收的场强信息采集命令将场强信息上报至中心节点。

步骤S140，判断接收信标的所有子节点是否均已上报完毕。

判断最后一层子节点的场强信息是否上报完毕，若最后一层子节点的场强信息上报完毕，此时，接收到信标的所有子节点均已经将场强信息上报完毕，前进至步骤S150，否则返回至步骤S130。

步骤S150，判断子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值。

其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点，所述相互通信为两个节点之间可以双向相互通信，例如，节点M可向节点N发送数据，同时节点N也可向节点M发送数据。

例如，若节点H、I、J为已入网节点，子节点L与节点H之间可相互通信，子节点L与节点I之间可相互通信，子节点L与节点J之间可相互通信，所述一入网节点可以为H节点，也可以为I节点，还可以为J节点。

第一个加入网络的节点为中心节点，中心节点接收到第一层子节点的场强信息后，判断在电力线宽带载波通信方式及微功率无线通信方式下所述子节点与中心节点之间的至少一个第一传播方向的信号质量数据及至少一个第二传播方向的信号质量数据是否均达到(即大于或等于)预定阈值，若至少一个第一传播方向的信号质量数据及至少一个第二传播方向的信号质量数据均达到预定阈值，前进至步骤S160；否则前进至步骤S170。

其中，所述第一传播方向为由所述子节点向另一加入网络的子节点的方向，所述第二传播方向为由所述另一加入网络的子节点向所述子节点的方向。

所述预定阈值可以包括预定信噪比阈值及预定信号强度阈值。本领域技术人员应当理解的是，阈值可根据实际需要设定，此处不做限制。

具体地，第一传播方向上共有两个信号质量数据，分别为通过电力线宽带载波信道传输数据的信噪比及通过微功率无线信道传输数据的信号强度。第二传播方向上同样共有两个信号质量数据，分别为通过电力线宽带载波信道传输数据的信噪比及通过微功率无线信道传输数据的信号强度。

将第一传播方向上的信噪比与预定信噪比阈值进行对比，若第一传播方向上的信噪比大于或等于预定信噪比阈值条件成立，记为条件A1；若第一传播方向上的信噪比小于预定信噪比阈值条件成立，记为条件B1。

将第一传播方向上的信号强度与预定信号强度阈值进行对比，若第一传播方向上的信号强度大于或等于预定信号强度阈值条件成立，记为条件A2；若第一传播方向上的信信号强度小于预定信号强度阈值条件成立，记为条件B2。

将第二传播方向上的信噪比与预定信噪比阈值进行对比，若第二传播方向上的信噪比大于或等于预定信噪比阈值条件成立，记为条件A3；若第二传播方向上的信噪比小于预定信噪比阈值条件成立，记为条件B3。

将第二传播方向上的信号强度与预定信号强度阈值进行对比，若第二传播方向上的信号强度大于或等于预定信号强度阈值条件成立，记为条件A4；若第二传播方向上的信信号强度小于预定信号强度阈值条件成立，记为条件B4。

当A1和A2中至少一个成立且A3和A4中至少一个成立时，即存在以下几种情况：

A1成立且A3成立；

A1成立且A4成立；

A2成立且A3成立；

A2成立且A4成立；

A1和A2均成立且A3成立；

A1和A2均成立且A4成立；

A1成立且A3和A4均成立；

A2成立且A3和A4均成立；

A1和A2均成立且A3和A4均成立；

以上几种情况成立时，即在中心节点和第一层子节点中任意一个子节点之间存在双向且可靠的通信时，将未加入网络的第一层子节点加入网络中。

中心节点判断在电力线宽带载波通信方式及微功率无线通信方式下所述第二层子节点与已经加入网络的第一层子节点之间的至少一个第一传播方向的信号质量数据及至少一个第二传播方向的信号质量数据是否均大于预定阈值，若至少一个第一传播方向的信号质量数据及至少一个第二传播方向的信号质量数据均大于预定阈值，前进至步骤S160；否则前进至步骤S170。

后续多层子节点均根据以上方式加入网络中。

步骤S160，将该子节点加入双模通信网络中。

步骤S170，不将该子节点加入双模通信网络中。

实施例2

图4a-图4b示出了本发明第二实施例提供的一种双模通信网络的建立方法的流程示意图。

该双模通信网络的建立方法应用于基于载波和无线的双模通信网络，所述双模通信网络包括一中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述子节点均支持电力线宽带载波和微功率无线两种通信方式。

该双模通信网络的建立方法包括：

步骤S210，获取电力线宽带载波和微功率无线网络对应的信标转发的预设次数。

步骤S220，中心节点广播包括转发次数的信标。

与步骤S110相同，在此不再赘述。

步骤S230，每一子节点，在首次接收到信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息。

步骤S240，判断转发次数是否达到预设次数。

若所述转发次数未达到预设次数，前进至步骤S250；若所述转发次数达到预设次数，所述子节点不对接收的信标执行转发操作，前进至步骤S300。

步骤S250，所述子节点将转发次数加一得到新的转发次数，根据新的转发次数及所述子节点的身份标识更新所述信标的对应内容。

所述信标还包括身份标识及规模值。

子节点每转发一次所述信标，将该信标中的转发次数加1得到新的转发次数，并根据新的转发次数及自身的身份标识更新所述信标对应内容。

步骤S260，每一子节点分别计算各自的发送时隙的初始时位及根据初始时位进行时间同步。

本实施例中，每一子节点分别计算各自的发送时隙的初始时位包括：

每一子节点根据接收的信标中的节点的身份标识对所述规模值作取模运算确定所述子节点对应的发送时隙的初始时位。

例如，若所述节点的身份标识为500255256，500255256mod 255＝1

则，该子节点对应的发送时隙内的初始时位为第1s。将每一子节点要转发的信标或后续步骤中的场强信息采集命令在各自的发送时隙内进行转发，减少在多个子节点转发时造成的碰撞，提高转发效率及转发成功率。

在一些其他实施例中，所述子节点还可以通过其他方式计算发送时隙的初始时位。

本实施例中，所述时间同步包括：

以所述中心节点广播所述信标的时间为基准，每个子节点根据其最近一次接收信标的时间进行同步。

接收到由中心节点广播的所述信标的所有子节点以该中心节点广播所述信标的时间及各自的发送时隙的初始时位进行同步，后续子节点分别根据最近一次接收信标的转发时间及各自的发送时隙的初始时位进行同步。

若所述中心节点广播所述信标的时间为2017/03/06 14:00:00，若一子节点P对应的发送时隙的初始时位为第1s，那么，该子节点P转发该信标时的转发时间为2017/03/0614:00:01。若一子节点Q接收到所述子节点P发送的所述信标，若子节点Q对应的发送时隙的初始时位为第90s，那么，该子节点Q转发该信标时的转发时间为2017/03/06 14:01:31。通过该种方式可实现整个双模通信网络内所有节点之间的时间同步，避免了冲突，提高双模通信网络的实时性及通信效率。

在一些其他的实施例中，还可以通过其他方式进行时间同步。

步骤S270，判断信道是否空闲。

由于每个子节点在计算各自的发送时隙的初始时位时，会存在多个子节点的发送时隙的初始时位相同的情况，在该种情况下，在信标进行转发之前，所述子节点监听其发送时隙内对应网络的信道是否空闲，若该信道空闲，前进至步骤S280；若该信道不空闲，前进至步骤S290。

例如，若双模通信网络的节点数目较多，预设的规模值小于节点数目时，在计算到所有节点的发送时隙后，可能会存在两个子节点共用一个发送时隙的情况，此时，转发之前首先监听该发送时隙内信道是否空闲，避免发生碰撞，提高发送成功率及发送效率。

步骤S280，将更新的信标在电力线宽带载波信道和微功率无线信道中各自的发送时隙进行转发。

本实施例中，在时间同步后，接收到所述信标的所有子节点将更新后的所述信标在所述电力线宽带载波网络和所述微功率无线网络中各自的发送时隙进行转发。通过微功率无线信道或电力线宽带载波信道接收到信标的子节点，都可以通过微功率无线信道和电力线宽带载波信道两种方式转发信标，从而，子节点通过电力线宽带载波和通过微功率无线接收的信标可以相互激活和转发，增加网络的覆盖范围。

在一些其他的实施例中，在双模通信网络中，每个子节点可能会存在接收到了两种网络方式的信标，如所述子节点P通过电力线宽带载波网络接收到信标，并将该信标进行转发，转发后，子节点P又通过微功率无线网络接收到了信标，那么，为了提高所述双模通信网络的通信速率及通信质量，避免所述信标的重复转发，在对接收的信标进行转发之前首先判断所述若所述子节点是否执行过转发操作，若已经执行过转发操作，不再进行转发；若所述子节点为首次接收到信标，将接收的所述信标在所述电力线宽带载波网络和所述微功率无线网络中各自的发送时隙进行转发。

步骤S290，等待下一次的转发。

若所述子节点在所述发送时隙内监听到碰撞，在该次的转发过程中，所述子节点立刻停止发送，同时告诉其他节点该时隙内已经发生碰撞。在当前层的所有子节点转发完毕后，下一层子节点开始转发时，在对应的发送时隙的初始时位转发该信标。

在一些其他实施例中，所述子节点还可以通过指数退避算法获取下一次的发送时间。

步骤S300，中心节点发送场强信息采集命令，首次接收到所述场强信息采集命令的所有子节点将存储的所述场强信息上报至所述中心节点。

步骤S310，判断接收信标的子节点是否均上报完毕。

若接收信标的所有子节点均已将场强信息上报完毕，前进至步骤S350；若接收信标的所有子节点未将场强信息上报完毕，前进至步骤S320。

步骤S320，判断信道是否空闲。

与步骤S270相同，在此不再赘述。

步骤S330，等待下一次的转发。

步骤S340，将场强信息采集命令在电力线宽带载波信道和微功率无线信道中各自的发送时隙进行转发。

步骤S350，判断子节点与一入网子节点之间的第一传播方向的至少一个信号质量数据及第二传播方向的至少一个信号质量数据均大于或等于预定阈值。

其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点，所述相互通信为两个节点之间可以双向相互通信，例如，节点M可向节点N发送数据，同时节点N也可向节点M发送数据。

步骤S360，将该子节点加入双模通信网络中。

步骤S370，不将该子节点加入双模通信网络中。

步骤S380，根据所述场强信息确定所述子节点与其他加入网络的子节点之间的连接关系及通信方式。

在将该子节点加入网络后，根据子节点的场强信息，可确定该子节点与其他已加入网络的一个或多个子节点之间的相对位置信息、连接关系及通信方式，为后续的路径选择提供基础参数。

可根据节点的场强信息中的通信质量数据确定可确定该子节点与其他已加入网络的一个或多个子节点之间的相对位置信息，根据传播方向确定该子节点与其他已加入网络的一个或多个子节点之间的连接关系，根据发送信标的信道确定该子节点与其他已加入网络的一个或多个子节点之间的通信方式，作为后续路径选择的基础。

其中，所述其他已加入网络的一个或多个子节点为可与该子节点之间进行相互通信的所有入网节点。

例如，根据子节点R的场强数据确定子节点R和哪些节点之间可以连接进行通信，其通信方式是什么，后续可根据该连接关系及通信方式确定两个节点之间的路径。

实施例3

图5示出了本发明实施例提供的一种双模通信网络的建立装置的结构示意图。该双模通信网络的建立装置100对应与实施例1中的双模通信网络的建立方法，同样，实施例1中的双模通信网络的建立方法也同样对应与该双模通信网络的建立装置100。

该双模通信网络包括中心节点及多个子节点，所述中心节点与所述多个子节点均支持电力线宽带载波和微功率无线两种通信方式。

该双模通信网络的建立装置100包括信标转发模块110、信息上报模块120及网络建立模块130。

其中，信标转发模块110用于双模通信网络中子节点在首次接收到中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所述再生的信标，直至转发次数达到预设次数；其中，所述场强信息包括信号质量数据及传播方向。

信息上报模块120用于所述子节点在首次接收到所述中心节点发送的场强信息采集命令时，将所存储的场强信息上报至所述中心节点，并转发该场强信息采集命令，直至接收所述场强信息采集命令的所有子节点均将所述场强信息上报至所述中心节点。

网络建立模块130用于所述中心节点根据接收的场强信息，判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值，其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点；若所述子节点与该入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据均达到预定阈值，则将该子节点加入双模通信网络中。

实施例4

请参照图2，所述双模通信网络的建立系统包括中心节点和多个子节点，所述中心节点与所述多个子节点均支持电力线宽带载波和微功率无线两种通信方式。

在双模通信网络的建立系统中：

所述子节点在首次接收到所述中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所再生的信标，直至转发次数达到预设次数；其中，所述场强信息包括信号质量数据及传播方向。

所述子节点在首次接收到所述中心节点发送的场强信息采集命令时，将所存储的场强信息上报至所述中心节点，并转发该场强信息采集命令，直至接收所述场强信息采集命令的所有子节点均将所述场强信息上报至所述中心节点。

所述中心节点根据接收的场强信息，判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值，其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点；若所述子节点与该入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据均达到预定阈值，所述中心节点将该子节点加入双模通信网络中。

本发明另一实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有上述双模通信网络的建立方法或上述的双模通信网络的建立装置中所使用的计算机程序。

以此，本发明提出了一种双模通信网络的建立方法及系统，采用信标机制，将信标在电力线宽带载波和微功率无线的双模通信网络中进行转发，电力线宽带载波和微功率无线的信标可以相互激活和转发，在微功率无线信道收到的信标可以通过电力线宽带载波发送出去，在电力线宽带载波信道收到的信标也可以通过微功率无线发送出去，通过该种方式得到每一子节点的场强信息，与单纯的微功率无线网络或者电力线宽带载波网络相比，双模网络中节点间的通信关系更加丰富，通信路径更多，覆盖的子节点更多；根据场强信息对接收到信标的所有子节点进行筛选，选取可双向且可靠通信的子节点，在丰富通信关系的同时提高各节点之间的通信质量。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双模通信网络的建立方法，其特征在于，包括：

双模通信网络中子节点在首次接收到中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所述再生的信标，直至转发次数达到预设次数；其中，所述场强信息包括信号质量数据及传播方向；

所述子节点在首次接收到所述中心节点发送的场强信息采集命令时，将所存储的场强信息上报至所述中心节点，并转发该场强信息采集命令，直至接收所述场强信息采集命令的所有子节点均将所述场强信息上报至所述中心节点；

所述中心节点根据接收的场强信息，判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值，其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点；

若所述子节点与该入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据均达到预定阈值，则将该子节点加入双模通信网络中。

2.根据权利要求1所述的双模通信网络的建立方法，其特征在于，所述信标还包括身份标识及规模值，其中，所述身份标识为所述中心节点或所述子节点的出厂ID或与所述中心节点或所述子节点绑定的其他设备的ID，所述规模值为预先设定或通过响应用户的输入操作进行获取。

3.根据权利要求2所述的双模通信网络的建立方法，其特征在于，所述“双模通信网络中子节点在首次接收到中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所述再生的信标，直至转发次数达到预设次数”包括：

双模通信网络的每一所述子节点，在首次接收到所述信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息；

判断所述转发次数是否达到预设次数；

若所述转发次数没有达到预设次数，所述子节点将转发次数加一得到新的转发次数，及根据新的转发次数和所述子节点的身份标识更新所述信标的对应内容，将更新的信标进行转发；

若所述转发次数达到预设次数，停止转发所述信标。

4.根据权利要求2所述的双模通信网络的建立方法，其特征在于，还包括：

将所述子节点的所述身份标识对所述规模值作取模运算确定所述子节点发送时隙的初始时位，及根据所述初始时位在各自的发送时隙内转发所述信标或所述场强信息采集命令。

5.根据权利要求4所述的双模通信网络的建立方法，其特征在于，还包括：

在转发所述信标或所述场强信息采集命令之前，每一子节点还根据其所在时隙的初始时位进行时间同步。

6.根据权利要求1所述的双模通信网络的建立方法，其特征在于，所述中心节点和所述子节点均支持电力线宽带载波和微功率无线两种通信方式。

7.根据权利要求6所述的双模通信网络的建立方法，其特征在于，所述子节点在电力线宽带载波信道和微功率无线信道均进行转发所述信标或所述场强信息采集命令。

8.根据权利要求1所述的双模通信网络的建立方法，其特征在于，所述“判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值”包括：

判断在电力线宽带载波通信方式及微功率无线通信方式下所述子节点与一入网节点之间的第一传播方向的至少一个信号质量数据，以及第二传播方向的至少一个信号质量数据是否均大于或等于预定阈值，其中，所述第一传播方向为由所述子节点向一入网节点的方向，所述第二传播方向为由所述一入网节点向所述子节点的方向。

9.一种双模通信网络的建立系统，其特征在于，包括中心节点和多个子节点：

所述子节点在首次接收到所述中心节点广播包括转发次数的信标时，记录并存储该信标在所述子节点的场强信息，再生该信标及转发所再生的信标，直至转发次数达到预设次数；其中，所述场强信息包括信号质量数据及传播方向；

所述子节点在首次接收到所述中心节点发送的场强信息采集命令时，将所存储的场强信息上报至所述中心节点，并转发该场强信息采集命令，直至接收所述场强信息采集命令的所有子节点均将所述场强信息上报至所述中心节点；

所述中心节点根据接收的场强信息，判断所述子节点与一入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据是否均达到预定阈值，其中，所述一入网节点为与所述子节点之间可以相互通信的所有入网节点中的任意一个节点；

若所述子节点与该入网节点之间在不同传播方向的信号质量数据均达到预定阈值，所述中心节点将该子节点加入双模通信网络中。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序运行时使计算机执行权利要求1-8中任意一项所述的双模通信网络的建立方法。