CN110149729B - 一种基于基站通讯的分时联网通讯方法及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于基站通讯的分时联网通讯方法及存储介质，联网设备通过设定算法进行联网时间计算，联网设备平时断开网络连接，当联网时间计时达到时，联网设备与基站进行联网操作，通讯完毕后，联网设备断开网络连接，联网设备重新进行联网时间计算。本发明采用分时连接技术不会造成基站堵塞，不会影响设备内置的温度、湿度等传感器的测量数值；设备平时处于最低功耗，通常能实现低于10微安级的功耗，能使用电池供电方式，方便部署。分时连接能让设备的体积更小，对于尺寸有较高要求的场合，有明显的体积优势。

Description

一种基于基站通讯的分时联网通讯方法及存储介质

技术领域

本发明公开一种网络通讯方法，特别是一种基于基站通讯的分时联网通讯方法及存储介质。

背景技术

互联网(英语：Internet)属于传媒领域，是网络与网络之间所串连成的庞大网络，这些网络以一组通用的协议相连，形成逻辑上的单一巨大国际网络。这种将计算机网络互相联接在一起的方法可称作“网络互联”，在这基础上发展出覆盖全世界的全球性互联网络称互联网，即是互相连接一起的网络结构。

随着互联网技术的不断的发展，联网方式也不仅限于通过网络电缆的联网，而伴随着无线通信技术的发展，通过移动通信网络进行联网通信成为当前互联网发展的一个趋势。移动互联网是依托移动运营商的2G/3G/4G/5G通讯基站进行通信，由于移动运营商的2G/3G/4G/5G通讯基站的承载能力有限，当在同一片区域(属于同一蜂窝基站)内布署大量的设备(比如在同一个小区，布署数千个物联网设备)，会造成基站承载不够，从而导致设备被基站踢下线，严重时还会造成手机用户信号异常，拨打接听电话困难等。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的移动互联网承载能力差的缺点，本发明提供一种基于基站通讯的分时联网通讯方法及存储介质，其利用硬件产品携带的唯一ID，通过动态分时连接技术进行网络连接，可避免因连接联网产品数量过多，对运营商基站造成过载影响的现象。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于基站通讯的分时联网通讯方法，该方法为联网设备通过设定算法进行联网时间计算，联网设备平时断开网络连接，当联网时间计时达到时，联网设备与基站进行联网操作，通讯完毕后，联网设备断开网络连接，联网设备重新进行联网时间计算。

一种存储介质，所述的存储介质存储有如上述的基于基站通讯的分时联网通讯方法的实现程序。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的随机算法包括下述步骤：

(1)、获得设备唯一ID；

(2)、构建若干随机数序列；

(3)、对随机数序列进行生成对应数量的随机数；

(4)、使用联网设备唯一ID中的一位或几位数字作为相应的联网设备的随机数索引；

(5)、将索引对应的随机数序列取出，根据(最大允许的上报时间-最低允许的上报时间+1)*随机数，作为联网上报时间，并保存在联网设备的本地存储器中；

(6)、设备若上电启动，则取出上报时间进行计时，若无值，则按上述流程生成后保存。

所述的联网设备的唯一ID为联网设备中的MCU自带的唯一ID、联网设备中的通讯模块的唯一IMEI、SIM卡的ICCID或联网设备出厂时内置的ID。

所述的联网设备与基站进行联网操作后，进行如下步骤：

步骤S1、进行基站鉴权；

步骤S2、登录网络；

步骤S3、通过移动网络连接至云端服务器，并进行数据上传；

步骤S4、通讯完毕，断开网络连接，并进行重新计时。

所述的进行基站鉴权时，联网设备扫描能够连接的基站，如果联网设备能够连接的基站仅有一个时，联网设备直接与该基站进行空中鉴权；如果联网设备能够连接的基站有多个时，联网设备优选信号最佳的基站进行空中鉴权。

所述的步骤S3中，当联网设备连接到服务器，收到服务器应答，此时发送数据到服务器，并等待服务器确认，当服务器超时未确认，则进行重发。

所述的步骤S4中，当联网设备发送完数据后，若收到服务器端确认信息后，则认为通讯完毕，此时联网设备将设备存储的数据进行清空，用来存储新的数据，否则，在进行设定次数的发送数据仍未成功时，则将数据进行缓存，等下一个周期再连同新的数据一起发送。

所述的联网设备设有用于配置计时周期的配置接口。

本发明的有益效果是：本发明采用分时连接技术，规避的传统长连接的以下弊端：(1)、传统长连接，在设备密集时，会造成基站堵塞，不仅会造成设备大量掉线，还会造成手机通讯迟滞；(2)、传统设备长连接，设备发热大，对设备内置的温度、湿度等传感器测量会带来非常大的误差。经实测，分时连接的设备，可以实现高精度的温湿度测量；(3)、长连接的设备需要保持设备在线，设备功耗大，难以实现电池供电。分时连接技术的设备，平时处于最低功耗，通常能实现低于10微安级的功耗，能使用电池供电方式，方便布署。而长连接的设备，电流一般在几十到上百毫安，经实测，使用同容量的电池供电，分时连接的设备电池续航可以达到长连接设备的几千倍。(4)、分时连接能让设备的体积更小，对于尺寸有较高要求的场合，有明显的体积优势。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明程序流程图。

图2为本发明实测通讯时间图表。

图3为本发明中联网时间计算程序流程图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

请参看附图1，本发明主要为一种基于基站通讯的分时联网通讯方法，该方法为联网设备通过设定算法进行联网时间计算，联网设备平时断开网络连接，当联网时间计时达到时，联网设备与基站进行联网操作，通讯完毕后，联网设备断开网络连接，联网设备重新进行联网时间计算。

本实施例中，联网设备的联网时间计算通过区间随机算法计算，请参看附图3，随机算法的计算过程包括下述步骤：

1、获得设备唯一ID，本实施例中，联网设备的唯一ID为联网设备的硬件的唯一ID，其为联网设备中的MCU自带的唯一ID、或为联网设备中的通讯模块的唯一IMEI(国际移动设备识别码，即International Mobile Equipment Identity)、或为SIM卡的ICCID(集成电路卡识别码，即Integrate circuit card identity，或称为SIM卡卡号)、或为联网设备出厂时内置的ID；

2、构建若干随机数序列，随机数序列的数量以及具体设置区间与上报的最小时间和最大时间差有关，可根据实际情况在设备出厂时进行具体设定，其原则是应保证根据随机数计算出来的上报时间处于最大允许的上报时间与最低允许的上报时间之间(本实施例，以生成1000个序列为例进行说明)；

3、对随机数序列进行生成对应数量的随机数(本实施例中，假定生成1000个序列，所以会出现1000组不同的随机数)；

4、使用联网设备唯一ID中的一位或几位数字作为相应的联网设备的随机数索引(本实施例中，选用的联网设备唯一ID中的数字的数目与随机数数量相匹配，如果随机数为1000，则选用其中的三位数字作为随机数索引，即从000～999，共1000个数字，以防止造成溢出，出现无法建立索引的现象，如果随机数的数量为10000，则选用其中四位数字作为随机数索引，本实施例中，采用的为联网设备唯一ID中的后几位)；

5、将索引对应的随机数序列取出，根据(最大允许的上报时间-最低允许的上报时间+1)*随机数，作为联网上报时间，且保存在联网设备的本地存储器中，此处算出的联网上报时间的时间单位与最大允许的上报时间和最低允许的上报时间的时间单位相同，本实施例中，最大允许的上报时间和最低允许的上报时间为设备出厂时即内置在联网设备内的，其为根据区域内的设备数量和联网需求，人为设定，可为几秒、几分钟至几小时，甚至几天不等，最大允许的上报时间和最低允许的上报时间为设备运营服务商可接受的设备最长联网时间间隔和设备最短联网时间间隔，根据实际需求具体设定，比如：设备运营服务商需要每台联网设备5～10分钟上报一次数据，则最大允许的上报时间即为10分钟，最低允许的上报时间即为5分钟，如果设备运营服务商需要每台联网设备20～30小时上报一次数据，则最大允许的上报时间即为30小时，最低允许的上报时间即为20小时；本实施例中，还可以对随机数进行最终优化，可以根据需要精确到秒级，或者分钟级，即经计算出来的数字可能带有小数，那么优化即是采用四舍五入法，将其取整数部分操作；

6、设备若上电启动，则取出上报时间进行计时，若无值(如：设备首次运行，存储器中未存放随机数，则无法取出联网上报时间值，即无值)，则按上述流程生成后保存。

其中，随机数的序列数量和最大上报时间与最小上报时间差成正比，序列里的随机数可以作为分钟单位或秒单位，与设备的布署数量有关，数量过于密集，可以使用秒为单位，此处的过于密集根据实际情况而定，比如：一个区域内由10000个联网设备，如果以分钟计算的话，可能在同一时间内也有可能同时联网1000台设备，仍然会对基站造成影响，那么就需要将其进一步优化到秒，从而实现同一时间段内联网数量不至于过多，此处的过于密集为定性说法，原则为不至于同一时间段内联网数量过多而影响基站正常通信即可。

下面将以1000个随机数为例，结合程序语句进行说明：

local imei＝misc.getImei()--获取IMEI

local randlist＝{}--构建1000个

随机数集合

for i＝1，1000do randlist[i]＝math.random(80,110)end--使用math.random获取1000个区间内的随机数

local tmp＝tonumber(string.sub(imei，-3，-1))--使用imei后三位作为索引取随机位

if tmp＝＝0then tmp＝1end--防止后三位为0导致的取值出错

local resta_tmr＝randlist[tmp]--获取重启时间

一般情况下，需要上报周期较短的场景中，最小上报时间和最大时间可以设定在1-2个小时区间；若场景中，对数据的要求不高，而对设备的续航要求较高，可以通过“最大允许的上报时间”和“最低允许的上报时间”调整时间的区间到1天上报一次。根据实测每次上报时间约20秒～30秒之间，根据本发明算法，如果最密集的情况下，按照一个基站负载1000台设备，每小时上报一次，同一时间段联网设备不会超过100台。

本实施例中，联网设备与基站进行联网操作后，进行如下步骤：

步骤S1、进行基站鉴权：进行基站鉴权时，联网设备扫描可连接的基站，如果联网设备可连接的基站仅有一个时，即单基站模式时，联网设备直接与该基站进行空中鉴权(鉴权过程和手机与基站连接鉴权过程相同)；如果联网设备可连接的基站有多个时，即多基站模式时，联网设备优选信号最佳的基站进行空中鉴权，联网设备对基站信号的判断和选择与手机操作完全相同；

步骤S2、登录网络：当联网设备进行基站登录设定次数(一般情况为2～4次，优选为3次，具体数量可调)失败后，则更换基站进行空中鉴权；若是单基站，则延迟设定时间(一般情况下为3～8分钟，优选为5分钟，具体数量可调)后重新尝试鉴权；

步骤S3、通过移动网络连接至云端服务器，并进行数据上传，在当连接到服务器，收到服务器应答，此时发送数据到服务器，并等待服务器确认，当服务器超时(一般根据接入网络的类型具体判断，如接入网络类型为2G网络的条件下，超过20秒，则认为连接服务器超时，如果接入网络类型为4G网络的条件下，超过5秒，则认为连接服务器超时，如果接入网络类型为5G网络的条件下，超过1秒，则认为连接服务器超时，其具体时间根据接入网络类型的数据传输速度加上正常的网络延时而具体设定，包括服务器未应答或者服务器未确认)未确认，则进行重发。

步骤S4、通讯完毕，断开网络连接，并进行重新计时。本实施例中，当联网设备发送完数据后，若收到服务器端确认信息后，则认为通讯完毕，此时联网设备将设备存储的数据进行清空，用来存储新的数据，否则(即未收到服务器端确认信息)，在进行设定次数(一般情况为2～4次，优选为3次，具体数量可调)的发送数据仍未成功时，则将数据进行缓存，等下一个周期再连同新的数据一起发送。

本实施例中，联网设备设有配置接口，联网设备允许云端服务器进行远程重新配置网络连接的周期，进而让同时连接到网络的设备数量更均衡，对于需要调整上报周期的设备，云端服务器在设备登录时，得到设备的ID，检查是否需要进行下发配置指令，若需要，则下发一条配置指令，设备收到配置指令后存储在设备本机，以后按新的上报周期进行计时、联网、上传数据。

本实施例中，以下发5字节指令为例进行说明，其中，修改设备的上报时间，单位为分钟

当设备收到服务器下发的指令，先进行数据CRC校验(本示例按CRC校验，实际可以根据需要使用单/双字节CRC、BCC等不同的校验方式，确保数据无误即可)，其中指令1个字节，可以使用0x10，当设备端收到第一字节为0x10，则认为服务器下发的指令为修改上报时间。第二、三字节为新的上报时间，其值域为0-65535分钟(本实施例按分钟单位，具体实施时，也可以以秒或小时为单位)，当设备端收到后，保存在本机，以后按新的上报时间执行。

本发明针对于在同一片区域布署大量依赖运营商网络的物联网设备，为避免数量过多，对运营商基站造成过载而影响到通讯，本发明采用一种动态分时的联网方式，联网时间通常仅在20～30秒内(该数据来自中移动SIM卡EC管理平台，请参看附图2，其在2G通信模式下，通常的联网时间都在20～30秒内)，从而可避免大量设备同时连接在运营商基站上，而造成对通信的影响。

本发明同时保护一种存储有能实现上述方法的程序的存储介质，其可为联网设备、光盘、网络存储空间等。

本发明采用分时连接技术，规避的传统长连接的以下弊端：(1)、传统长连接，在设备密集时，会造成基站堵塞，不仅会造成设备大量掉线，还会造成手机通讯迟滞；(2)、传统设备长连接，设备发热大，对设备内置的温度、湿度等传感器测量会带来非常大的误差。经实测，分时连接的设备，可以实现高精度的温湿度测量；(3)、长连接的设备需要保持设备在线，设备功耗大，难以实现电池供电。分时连接技术的设备，平时处于最低功耗，通常能实现低于10微安级的功耗，能使用电池供电方式，方便布署。而长连接的设备，电流一般在几十到上百毫安，经实测，使用同容量的电池供电，分时连接的设备电池续航可以达到长连接设备的几千倍。(4)、分时连接能让设备的体积更小，对于尺寸有较高要求的场合，有明显的体积优势。

Claims (8)

1.一种基于基站通讯的分时联网通讯方法，其特征是：所述的方法为联网设备通过设定算法进行联网时间计算，联网设备平时断开网络连接，当联网时间计时达到时，联网设备与基站进行联网操作，通讯完毕后，联网设备断开网络连接，联网设备重新进行联网时间计算，所述的设定算法包括下述步骤：

（1）、获得设备唯一ID；

（2）、构建若干随机数序列；

（3）、对随机数序列进行生成对应数量的随机数；

（4）、使用联网设备唯一ID中的一位或几位数字作为相应的联网设备的随机数索引；

（5）、将索引对应的随机数序列取出，根据（最大允许的上报时间-最低允许的上报时间+1）*随机数，作为联网上报时间，并保存在联网设备的本地存储器中；

（6）、设备若上电启动，则取出上报时间进行计时，若无值，则按上述流程生成后保存。

2.根据权利要求1所述的基于基站通讯的分时联网通讯方法，其特征是：所述的联网设备的唯一ID为联网设备中的MCU自带的唯一ID、联网设备中的通讯模块的唯一IMEI、SIM卡的ICCID或联网设备出厂时内置的ID。

3.根据权利要求1所述的基于基站通讯的分时联网通讯方法，其特征是：所述的联网设备与基站进行联网操作后，进行如下步骤：

步骤S1、进行基站鉴权；

步骤S2、登录网络；

步骤S3、通过移动网络连接至云端服务器，并进行数据上传；

步骤S4、通讯完毕，断开网络连接，并进行重新计时。

4.根据权利要求3所述的基于基站通讯的分时联网通讯方法，其特征是：所述的进行基站鉴权时，联网设备扫描能够连接的基站，如果联网设备能够连接的基站仅有一个时，联网设备直接与该基站进行空中鉴权；如果联网设备能够连接的基站有多个时，联网设备优选信号最佳的基站进行空中鉴权。

5.根据权利要求3所述的基于基站通讯的分时联网通讯方法，其特征是：所述的步骤S3中，当联网设备连接到服务器，收到服务器应答，此时发送数据到服务器，并等待服务器确认，当服务器超时未确认，则进行重发。

6.根据权利要求3所述的基于基站通讯的分时联网通讯方法，其特征是：所述的步骤S4中，当联网设备发送完数据后，若收到服务器端确认信息后，则认为通讯完毕，此时联网设备将设备存储的数据进行清空，用来存储新的数据，否则，在进行设定次数的发送数据仍未成功时，则将数据进行缓存，等下一个周期再连同新的数据一起发送。

7.根据权利要求1所述的基于基站通讯的分时联网通讯方法，其特征是：所述的联网设备设有用于配置计时周期的配置接口。

8.一种计算机可读存储介质，其特征是：所述的存储介质存储有如权利要求1至7中任意一项所述的基于基站通讯的分时联网通讯方法的实现程序。

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