CN112312373A - 信道优化方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种信道优化方法，应用于蓝牙mesh网络，所述蓝牙mesh网络由多个节点设备组网构成，包括：在第一节点通过蓝牙mesh网络与第二节点完成一次数据传输时，获取数据传输过程中所述蓝牙mesh网络中的所有节点的传输信道的质量参数；根据所述质量参数评估所述节点的传输信道的信道质量；根据所述信道质量，选取所述传输信道中质量最佳的传输信道作为所述节点的固定传输信道；以及通过所述固定传输信道，进行所述第一节点与第二节点之间数据传输。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居，具体而言，主要涉及一种针对信道优化的方法、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
蓝牙mesh标准中是采用基于泛洪(flooding)算法的mesh网络技术实现信息的传输，其中网络层的数据包都是以广播的形式发送并转发。然而，当大量消息/数据包在广播传输时，mesh组网中的会有大量消息/数据包的冗余。同时，大量的数据包/消息通过广播形式进行转发，也会使得设备节点严重地消耗资源，提高能耗，导致整个蓝牙mesh网络设备的生命周期受到影响。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种信道优化方法、系统及计算机可读存储介质，能够优化蓝牙mesh网络中的传输信道，减少mesh网络中传输的数据包的数量，降低数据包冗余、资源占用和能耗。
首先，为实现上述目的，本发明提出一种信道优化方法，应用于蓝牙mesh网络，所述蓝牙mesh网络由多个节点设备组网构成，包括：
在第一节点通过蓝牙mesh网络与第二节点完成一次数据传输时，获取数据传输过程中所述蓝牙mesh网络中的所有节点的传输信道的质量参数；
根据所述质量参数评估所述节点的传输信道的信道质量；
根据所述信道质量，选取所述传输信道中质量最佳的传输信道作为所述节点的固定传输信道；以及
通过所述固定传输信道，进行所述第一节点与第二节点之间数据传输。
优选地，所述第一节点通过蓝牙mesh网络与第二节点完成一次数据传输的步骤，具体包括：
所述第一节点向所述蓝牙mesh网络发送数据包，所述数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第二节点；或
所述第二节点向所述蓝牙mesh网络发送数据包，所述数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第一点。
优选地，所述第一节点与第二节点的固定传输信道分别至少为1条，该固定传输信道为输入信道和/或输出信道；
所述第一节点与第二节点之间的中继节点的固定传输信道则至少为2条，其中1条为输入信道，另1条为输出信道。
优选地，对所述固定传输信道预设有一有效时间，其中所述通过所述固定传输信道，进行所述第一节点与第二节点之间数据传输的步骤，具体包括：
若所述有效时间未过，则通过所述固定传输信道，进行所述第一节点与第二节点之间数据传输；以及
若所述有效时间已过，则以泛洪算法的方式广播传递所述第一节点与第二节点之间的数据。
优选地，所述传输信道的质量参数至少包括传输信道的载干比C/I(载波信号强度/干扰信号强度)，所述载干比的计算公式为：
其中，c(t)为有效信号的时域形式，g1(t)为有效信号信道传递函数的时域形式，i(t)为噪声信号的时域形式，g2(t)为噪声信号信道传递函数的时域形式。
优选地，所述根据所述质量参数评估所述节点的传输信道的信道质量的步骤，具体包括：
计算所述节点的所有传输信道的载干比值；
根据所述载干比值的大小确定所述传输信道的信道质量；
其中，所述传输信道的载干比值越大，则其信道质量越高。
优选地，所述传输信道的质量参数还包括所述传输信道的信道容量，所述信道容量的计算公式为：
其中，I(X,Y)为传信率函数，A为输入集，B为输出集，p(x)为输入信号的先验概率，p(y|x)为输入信号的后验概率。在特定约束条件下，I(X,Y)函数的极大值即为所述传输信道的信道容量值。
优选地，所述根据所述质量参数评估所述节点的传输信道的信道质量的步骤，具体包括：
计算所述节点的所有传输信道的信道容量值；
根据所述信道容量值的大小确定所述传输信道的信道质量；
其中，在所述载干比值相同或相近时，所述传输信道信道容量值越大，则其信道质量越高。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种信道优化设备，所述信道优化设备包括存储器，所述存储器内存储有信道优化程序，所述信道优化程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1至8中任一项所述的信道优化方法的步骤。
进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信道优化程序，所述信道优化程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1至8中任一项所述的信道优化方法的步骤。
进一步地，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有信道优化程序，所述信道优化程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如上文所述的信道优化方法的步骤。
相较于现有技术，本发明所提供的信道优化方法、设备、及计算机可读存储介质，通过在蓝牙mesh网络中完成一次数据传输时，通过对传输路径上的所有节点的传输信道的信道质量进行计算，选定信道质量最好的传输信道作为传输节点的固定传输信道，避免了蓝牙mesh网络以泛洪算法方式广播传输数据。这样，一方面保证了传输信道的高质量、高畅通；另一方面降低了数据包和传输信道的数量、信道冗余和设备能耗。
附图说明
图1是本发明各实施例可选的运行环境示意图；
图2是本发明各实施例可选的信道优化设备的硬件架构示意图；
图3是本发明所述的信道优化程序一实施例的程序模块图；
图4是本发明所述的信道优化方法第一实施例的流程示意图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
现在，将参考附图1和附图2，描述实现本发明各个实施例的运行环境和信道优化设备4的硬件架构。
参图1所示，是实现本发明各个实施例一可选的运行环境示意图。如图1所示，本发明可应用于包括，但不仅限于，蓝牙mesh网络中。所述蓝牙mesh网络一般由设置于用户所在的室内场所，包括多个蓝牙mesh设备，所述蓝牙mesh设备均集成有蓝牙mesh模块，所述蓝牙mesh模块至少支持低功耗蓝牙通信(BLE：Bluetooth Low Energy)连接模式并遵从mesh协议。其中，不同的蓝牙mesh设备之间分别通过蓝牙mesh模块相互通信连接，构建组成所述蓝牙mesh网络。所述蓝牙mesh网络主要用于以泛洪算法的方式在构建该蓝牙mesh网络的智能设备(即所述蓝牙mesh设备)之间进行消息/数据包的广播传递。
本实施例中，所述蓝牙mesh设备可以是用户家中的智能家居设备，包括，但不仅限于，诸如智能面板、智能开关、智能音箱、智能电视、移动电话、智能手机、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、导航装置、智能门锁、数字屏幕、台式计算机、导航仪等。所述蓝牙mesh设备可以是同一种设备，也可以是不同类型的多种设备。在一个应用场景中，用户家中的智能家居设备可以通过蓝牙mesh模块互通互联，构建上述蓝牙mesh网络，以进行智能家居设备之间的数据通信和智能控制。其中，所述智能家居设备则作为所述蓝牙mesh网络的节点设备，为消息/数据包的广播传递提供传输信道。
进一步地，当所述蓝牙mesh网络进行数据传输时，所述蓝牙mesh网络中的节点设备至少包括第一节点设备1、中继节点设备2、以及第二节点设备3。其中，所述第一节点设备1和第二节点设备3可分别作为发送方和/或接收方，用于通过所述mesh网络向彼此发送消息/数据包，进行蓝牙连接通信。其中，在进行消息/数据包的传输时，可以是所述第一节点设备1通过蓝牙mesh网络向所述第二节点设备3发送消息/数据包；也可以是所述第二节点设备3通过蓝牙mesh网络向所述第一节点设备1发送消息/数据包。详细地，当所述第一节点设备1向所述第二节点设备3发送消息/数据包时，所述第一节点设备1首先向所述蓝牙mesh网络发送消息/数据包，所述消息/数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第二节点设备3，被所述第二节点设备3所接收。反之，当所述第二节点设备3向所述第一节点设备1发送消息/数据包时，所述第二节点设备3首先向所述蓝牙mesh网络发送消息/数据包，所述消息/数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第一节点设备1，被所述第一节点设备1所接收。换句话说，所述所述第一节点设备1和所述第二节点设备3可以是所述蓝牙mesh网络中的任意两个通信的设备，并没有先后顺序。
所述中继节点设备2一般位于所述第一节电设备1与所述第二节点设备3之间，可通过蓝牙mesh模块分别与所述第一节点设备1、所述第二节点设备3、和/或其他中继节点设备2自身互通互联，形成网状连接结构。所述中节点设备2主要用于构建从所述第一节点设备1至所述第二节点设备3的网状传输路径，通过所述中继节点设备2完成消息/数据包在所述蓝牙mesh网络中的广播传递。
本实施例中，所述蓝牙mesh网络中还包括一信道优化设备4，所述信道优化设备4可以是所述第一节电设备1，也可以是所述第二节点设备3、还可以是众多的中继节点设备2中的某一个。其中，所述信道优化设备4中安装并运行有信道优化程序10，该信道优化程序10运行时，主要用于监测所述第一节点设备1与所述第二节点设备3之间的数据传输，在所述第一节点设备1通过蓝牙mesh网络与第二节点设备3完成一次数据传输时，获取数据传输过程中所述蓝牙mesh网络中的所有节点的传输信道的质量参数；根据所述质量参数，评估所述第一节点设备1、第二节点设备3、以及中继节点设备2各自的传输信道的信道质量；进而根据所述传输信道的信道质量，选出与所述第一节点设备1、第二节点设备3、以及中继节点设备2分别对应的质量最佳的传输信道，作为其固定传输信道，以确保所述第一节点与第二节点之间数据传输时传输信道的畅通和高质量。
参图2所示，是实现本发明的各个实施例一可选的信道优化设备4的硬件架构示意图。如图所示，所述信道优化设备4可包括，但不仅限于，可通过系统总线相互通信连接存储器11、处理器12、通信接口13以及蓝牙mesh模块14。需要指出的是，图1仅示出了具有组件11-14的信道优化设备4，但应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
所述存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，SD或DX存储器等)、随机访问存储器(RAM)、静态随机访问存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁性存储器、磁盘、光盘等。在一些实施例中，所述存储器11可以是所述信道优化设备4的内部存储单元，例如该信道优化设备4的硬盘或内存。在另一些实施例中，所述存储器11也可以是所述信道优化设备4的外部存储设备，例如该信道优化设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。当然，所述存储器11还可以既包括所述信道优化设备4的内部存储单元也包括其外部存储设备。本实施例中，所述存储器11通常用于存储安装于所述信道优化设备4的操作系统和各类应用软件，例如信道优化程序10的程序代码等。此外，所述存储器11还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的各类数据。
所述处理器12在一些实施例中可以是中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器、微处理器、或其他数据处理芯片。该处理器12通常用于控制所述信道优化设备4的总体操作。本实施例中，所述处理器12用于运行所述存储器11中存储的程序代码或者处理数据，例如运行所述信道优化程序10的程序代码等。
所述通信接口13可包括无线网络接口或有线网络接口，例如，所述通信接口13可以是企业内部网(Intranet)、互联网(Internet)、全球移动通讯系统(Global System ofMobile communication，GSM)、宽带码分多址(Wideband Code Division MultipleAccess，WCDMA)、4G网络、5G网络、蓝牙(Bluetooth)、Wi-Fi等网络通信接口。本实施例中，所述通信接口13通常用于在所述信道优化设备4与其他设备之间建立通信连接和传输数据。
所述蓝牙mesh模块14至少包括低功耗蓝牙(BLE)模块和mesh模块。其中，所述BLE模块用于在所述信道优化设备4与其他智能家居设备之间建立BLE连接并进行数据通信。所述mesh模块包括mesh接收模块和mesh发送模块。其中，所述mesh接收模块用于接收mesh网络中广播流转来的消息/数据包，并检验所述信道优化设备4是否为所述数据包的接收对象。所述mesh发送模块用于在所述信道优化设备4不为所述数据包的接收对象时，发送所述数据包至mesh网络，以使所述数据包继续在mesh网络中广播流转。
至此，己经详细描述了实现本发明各实施例可选的运行环境和服务器1硬件架构。以下，将基于上述运行环境和硬件架构，提出本发明的各个实施例。
首先，本发明提出一种信道优化程序10。
如图3所示，为本发明所述的信道优化程序10第一实施例的程序模块示意图。本实施例中，所述的信道优化程序10可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块可被存储于存储设备(本实施例中为存储器11)中，并由一个或多个控制器(本实施例中为所述处理器12)所执行，以完成本发明。例如，在图3中，所述信道优化程序10可以被分割成监测模块201、获取模块202、评估模块203、确定模块204、以及传输模块205。本发明所称的程序模块是指一种能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，比程序更适合于描述软件在所述信道优化设备4中的执行过程。以下将就上述各程序模块201-205的具体功能进行详细描述。
所述监测模块201，用于监测蓝牙mesh网络中节点设备之间的消息/数据包的传输。
如前文所述，一般地，当所述蓝牙mesh网络进行消息/数据包的传输时，所述蓝牙mesh网络中的节点设备至少包括第一节点设备1、中继节点设备2、以及第二节点设备3。其中，所述第一节点设备1和第二节点设备3可分别作为发送方和/或接收方，用于通过所述mesh网络向彼此发送消息/数据包，进行蓝牙连接通信。其中，在进行消息/数据包的传输时，可以是所述第一节点设备1通过蓝牙mesh网络向所述第二节点设备3发送消息/数据包；也可以是所述第二节点设备3通过蓝牙mesh网络向所述第一节点设备1发送消息/数据包。详细地，当所述第一节点设备1向所述第二节点设备3发送消息/数据包时，所述第一节点设备1首先向所述蓝牙mesh网络发送消息/数据包，所述消息/数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第二节点设备3，被所述第二节点设备3所接收。反之，当所述第二节点设备3向所述第一节点设备1发送消息/数据包时，所述第二节点设备3首先向所述蓝牙mesh网络发送消息/数据包，所述消息/数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第一节点设备1，被所述第一节点设备1所接收。本实施例中，所述监测模块201实时监测所述第一节点设备1和所述第二节点设备3之间的消息/数据包的传输情况。
所述获取模块202，用于在所述第一节点设备1通过所述蓝牙mesh网络与所述第二节点设备3完成一次消息/数据包的传输时，获取消息/数据包传输过程中所述蓝牙mesh网络中的所有节点设备的传输信道的质量参数。
一般地，所述蓝牙mesh网络中的节点设备至少包括第一节点设备1、中继节点设备2、以及第二节点设备3。其中，所述第一节点设备1和所述第二节点设备3的数量一般分别为一个，而所述中继节点设备2则一般为多个。并且，所述中继节点设备2一般位于所述第一节电设备1与所述第二节点设备3之间，可通过蓝牙mesh模块分别与所述第一节点设备1、所述第二节点设备3、和/或其他中继节点设备2自身互通互联，形成网状连接结构，用于构建从所述第一节点设备1至所述第二节点设备3的网状传输路径，完成消息/数据包在所述蓝牙mesh网络中的广播传递。
本实施例中，当监测到所述第一节点设备1与所述第二节点设备3之间通过所述蓝牙mesh网络完成一次消息/数据包的传输时，所述获取模块202获取参与本次消息/数据包传输过程的所有节点设备的传输信道的质量参数。
在一实施例中，所述传输信道的质量参数至少包括传输信道的载干比C/I，所述载干比C/I＝载波信号强度/干扰信号强度，也称干扰保护比，是指接收到的有用信号电平与所有非有用信号电平的比值。通常情况下，载干比C/I是反映电子通讯的信号在空间传播的过程中，接收端接收信号好坏的比值，用英文字母C/I表示。对于通信工程设计来说，载干比是分析信号好坏的标准。
本实施例中，所述载干比C/I的计算方式为：
其中，c(t)为有效信号的时域形式，g1(t)为有效信号信道传递函数的时域形式，i(t)为噪声信号的时域形式，g2(t)为噪声信号信道传递函数的时域形式。
在另一实施例中，所述传输信道的质量参数至少还包括所述传输信道的信道容量，所述信道容量是指信道能无错误传送的最大信息率。它代表每秒或每个信道符号能传送的最大信息量，或者说小于这个数的信息率必能在此信道中无错误地传送。
本实施例中，所述信道容量的计算公式为：
其中，I(X,Y)为传信率函数，A为输入集，B为输出集，p(x)为输入信号的先验概率，p(y|x)为输入信号的后验概率。在特定约束条件下，I(X,Y)函数的极大值即为所述传输信道的信道容量值。
所述评估模块203，用于根据所述质量参数评估所述节点设备的传输信道的信道质量。本实施例中，当获取到所有节点设备的传输信道的质量参数后，所述评估模块203根据所述质量参数的评估与所述节点设备联通的传输信道的信道质量。
具体地，本实施例中，当通过上述的传输信道载干比C/I值的计算公式，计算得出与某一节点设备联通的所有传输信道的载干比C/I值时，所述评估模块203可以直接比对该节点设备的所有传输信道的载干比C/I值，根据所述载干比C/I值的大小，直接确定所述传输信道的信道质量；其中，所述传输信道的载干比C/I值越大，则其信道质量越高。其中，若计算得出的所述节点设备的传输信道的载干比C/I值的大小存在部分和/或全部都相同或比较接近时，则所述评估模块203进一步通过上述的传输信道信道容量值的计算公式，计算得出与所述节点设备联通的所有传输信道的信道容量值；进而根据所述信道容量值的大小，确定所述载干比C/I值大小相同或比较接近的传输信道的信道质量；其中，在所述载干比C/I值大小相同或比较接近时，所述传输信道的信道容量值越大，则其信道质量越高。
所述确定模块204，用于根据所述信道质量，选取所述传输信道中质量最佳的传输信道作为所述节点设备的固定传输信道。
从上文可知，在一般地蓝牙mesh网络中，所述第一节点设备1和所述第二节点设备3之间的消息/数据包的传输，均是以泛洪算法的方式，通过mesh网络广播传递。同时，由于蓝牙mesh网络中几乎所有的蓝牙节点设备都是网状连接结构，与网络中任意一节点设备联通的传输信道数量都相当的多，这使得当某一节点设备接收到传输而来的消息/数据包，若检测到该消息/数据包的目标接收设备不是自己时，该节点设备会将该消息/数据包通过与其联通的所有传输信道广播出去，这会导致几乎每一个传输信道中都存在消息/数据包在传输，造成传输信道的冗余、严重地消耗资源、蓝牙mesh网络设备的能耗增加。
为解决上述问题，本实施例对与每一传输节点设备联通的传输信道的信道质量进行评估，根据信道质量选择所述传输信道中质量最佳的传输信道作为所述节点设备的固定传输信道，用以在后续仅通过该固定传输信道来进行消息/数据包的传输，以降低传输信道中的冗余、占用资源以及能耗。
需要注意的是，在通过所述mesh网络向彼此发送消息/数据包时，所述第一节点设备1与第二节点设备3分别是彼此的消息/数据包的发送方和/或接收方，故所述第一节点设备1与第二节点设备3的固定传输信道数量分别至少需要为1条。其中，当所述第一节点设备1和/或第二节点设备3作为消息/数据包的发送方时，对应的固定传输信道为输出信道；反之，若所述第一节点设备1和/或第二节点设备3作为消息/数据包的接收方，则对应的固定传输信道为输入信道。此外，对位于所述第一节点设备1与第二节点设备3之间的中继节点设备2而言，则该中继节点设备2的固定传输信道则至少需要为2条，其中1条为输入信道，另1条为输出信道。
所述传输模块205，用于通过所述固定传输信道，进行所述第一节点设备1与第二节点设备3之间消息/数据包的传输。
本实施例中，当所述固定传输信道确定后，则后续当所述第一节点设备1与所述第二节点设备3之间再次进行消息/数据包的传输时，所述传输模块205控制所述消息/数据包通过所述固定传输信道进行传输，而不再以泛红算法的方式进行广播传递。
进一步地，考虑到蓝牙mesh网络信号波动、传输信道抖动等因素。本实施例还可以对所述固定传输信道预设一有效时间。其中，所述传输模块205通过所述固定传输信道，进行所述第一节点设备1与第二节点设备3之间消息/数据包的传输的步骤，具体还可以包括：检测所述有效时间是否过期，若未过，则通过所述固定传输信道，进行所述第一节点设备1与第二节点设备3之间的消息/数据包的传输；以及若所述有效时间已过期，则重新以泛洪算法的方式广播传递所述第一节点设备1与第二节点设备3之间的消息/数据包的传输。如此循环，在所述第一节点设备1与第二节点设备3之间消息/数据包的重新传输完成，重新确定该次新的传输过程中，相关节点设备新的固定传输信道。
通过上述程序模块201-205，本发明所提供的信道优化程序10，通过在蓝牙mesh网络中完成一次信息/数据包的传输时，通过对传输路径上的所有节点的传输信道的信道质量进行计算，选定信道质量最好的传输信道作为传输节点的固定传输信道，避免了蓝牙mesh网络以泛洪算法方式广播传输数据。这样，一方面保证了传输信道的高质量、高畅通；另一方面降低了数据包和传输信道的数量、信道冗余和设备能耗。
其次，本发明还提出一种信道优化方法。
参图4所示，是本发明所述的信道优化方法第一实施例的流程示意图。本实施例中，根据不同的需求，图4所示的流程图中的步骤的执行顺序可以改变，某些步骤可以省略。所述信道优化方法包括：
步骤S110，监测蓝牙mesh网络中节点设备之间的消息/数据包的传输。
如前文所述，一般地，当所述蓝牙mesh网络进行消息/数据包的传输时，所述蓝牙mesh网络中的节点设备至少包括第一节点设备1、中继节点设备2、以及第二节点设备3。其中，所述第一节点设备1和第二节点设备3可分别作为发送方和/或接收方，用于通过所述mesh网络向彼此发送消息/数据包，进行蓝牙连接通信。其中，在进行消息/数据包的传输时，可以是所述第一节点设备1通过蓝牙mesh网络向所述第二节点设备3发送消息/数据包；也可以是所述第二节点设备3通过蓝牙mesh网络向所述第一节点设备1发送消息/数据包。详细地，当所述第一节点设备1向所述第二节点设备3发送消息/数据包时，所述第一节点设备1首先向所述蓝牙mesh网络发送消息/数据包，所述消息/数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第二节点设备3，被所述第二节点设备3所接收。反之，当所述第二节点设备3向所述第一节点设备1发送消息/数据包时，所述第二节点设备3首先向所述蓝牙mesh网络发送消息/数据包，所述消息/数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第一节点设备1，被所述第一节点设备1所接收。本实施例中，所述监测模块201实时监测所述第一节点设备1和所述第二节点设备3之间的消息/数据包的传输情况。
步骤S120，在所述第一节点设备1通过所述蓝牙mesh网络与所述第二节点设备3完成一次消息/数据包的传输时，获取消息/数据包传输过程中所述蓝牙mesh网络中的所有节点设备的传输信道的质量参数。
一般地，所述蓝牙mesh网络中的节点设备至少包括第一节点设备1、中继节点设备2、以及第二节点设备3。其中，所述第一节点设备1和所述第二节点设备3的数量一般分别为一个，而所述中继节点设备2则一般为多个。并且，所述中继节点设备2一般位于所述第一节电设备1与所述第二节点设备3之间，可通过蓝牙mesh模块分别与所述第一节点设备1、所述第二节点设备3、和/或其他中继节点设备2自身互通互联，形成网状连接结构，用于构建从所述第一节点设备1至所述第二节点设备3的网状传输路径，完成消息/数据包在所述蓝牙mesh网络中的广播传递。
当监测到所述第一节点设备1与所述第二节点设备3之间通过所述蓝牙mesh网络完成一次消息/数据包的传输时，本实施例获取参与本次消息/数据包传输过程的所有节点设备的传输信道的质量参数。
在一实施例中，所述传输信道的质量参数至少包括传输信道的载干比C/I，所述载干比C/I＝载波信号强度/干扰信号强度，也称干扰保护比，是指接收到的有用信号电平与所有非有用信号电平的比值。通常情况下，载干比C/I是反映电子通讯的信号在空间传播的过程中，接收端接收信号好坏的比值，用英文字母C/I表示。对于通信工程设计来说，载干比是分析信号好坏的标准。
本实施例中，所述载干比C/I的计算方式为：
其中，c(t)为有效信号的时域形式，g1(t)为有效信号信道传递函数的时域形式，i(t)为噪声信号的时域形式，g2(t)为噪声信号信道传递函数的时域形式。
在另一实施例中，所述传输信道的质量参数至少还包括所述传输信道的信道容量，所述信道容量是指信道能无错误传送的最大信息率。它代表每秒或每个信道符号能传送的最大信息量，或者说小于这个数的信息率必能在此信道中无错误地传送。
本实施例中，所述信道容量的计算公式为：
其中，I(X,Y)为传信率函数，A为输入集，B为输出集，p(x)为输入信号的先验概率，p(y|x)为输入信号的后验概率。在特定约束条件下，I(X,Y)函数的极大值即为所述传输信道的信道容量值。
步骤S130，根据所述质量参数评估所述节点设备的传输信道的信道质量。本实施例中，当获取到所有节点设备的传输信道的质量参数后，根据所述质量参数的评估与所述节点设备联通的传输信道的信道质量。
具体地，当通过上述的传输信道载干比C/I值的计算公式，计算得出与某一节点设备联通的所有传输信道的载干比C/I值时，可以直接比对该节点设备的所有传输信道的载干比C/I值，根据所述载干比C/I值的大小，直接确定所述传输信道的信道质量；其中，所述传输信道的载干比C/I值越大，则其信道质量越高。其中，若计算得出的所述节点设备的传输信道的载干比C/I值的大小存在部分和/或全部都相同或比较接近时，则进一步通过上述的传输信道信道容量值的计算公式，计算得出与所述节点设备联通的所有传输信道的信道容量值；进而根据所述信道容量值的大小，确定所述载干比C/I值大小相同或比较接近的传输信道的信道质量；其中，在所述载干比C/I值大小相同或比较接近时，所述传输信道的信道容量值越大，则其信道质量越高。
步骤S140，根据所述信道质量，选取所述传输信道中质量最佳的传输信道作为所述节点设备的固定传输信道。
从上文可知，在一般地蓝牙mesh网络中，所述第一节点设备1和所述第二节点设备3之间的消息/数据包的传输，均是以泛洪算法的方式，通过mesh网络广播传递。同时，由于蓝牙mesh网络中几乎所有的蓝牙节点设备都是网状连接结构，与网络中任意一节点设备联通的传输信道数量都相当的多，这使得当某一节点设备接收到传输而来的消息/数据包，若检测到该消息/数据包的目标接收设备不是自己时，该节点设备会将该消息/数据包通过与其联通的所有传输信道广播出去，这会导致几乎每一个传输信道中都存在消息/数据包在传输，造成传输信道的冗余、严重地消耗资源、蓝牙mesh网络设备的能耗增加。
为解决上述问题，本实施例对与每一传输节点设备联通的传输信道的信道质量进行评估，根据信道质量选择所述传输信道中质量最佳的传输信道作为所述节点设备的固定传输信道，用以在后续仅通过该固定传输信道来进行消息/数据包的传输，以降低传输信道中的冗余、占用资源以及能耗。
需要注意的是，在通过所述mesh网络向彼此发送消息/数据包时，所述第一节点设备1与第二节点设备3分别是彼此的消息/数据包的发送方和/或接收方，故所述第一节点设备1与第二节点设备3的固定传输信道数量分别至少需要为1条。其中，当所述第一节点设备1和/或第二节点设备3作为消息/数据包的发送方时，对应的固定传输信道为输出信道；反之，若所述第一节点设备1和/或第二节点设备3作为消息/数据包的接收方，则对应的固定传输信道为输入信道。此外，对位于所述第一节点设备1与第二节点设备3之间的中继节点设备2而言，则该中继节点设备2的固定传输信道则至少需要为2条，其中1条为输入信道，另1条为输出信道。
步骤S150，通过所述固定传输信道，进行所述第一节点设备1与第二节点设备3之间消息/数据包的传输。
本实施例中，当所述固定传输信道确定后，则后续当所述第一节点设备1与所述第二节点设备3之间再次进行消息/数据包的传输时，控制所述消息/数据包通过所述固定传输信道进行传输，不再以泛红算法的方式进行广播传递。
进一步地，考虑到蓝牙mesh网络信号波动、传输信道抖动等因素。本实施例还可以对所述固定传输信道预设一有效时间。其中，通过所述固定传输信道，进行所述第一节点设备1与第二节点设备3之间消息/数据包的传输的步骤，具体还可以包括：检测所述有效时间是否过期，若未过，则通过所述固定传输信道，进行所述第一节点设备1与第二节点设备3之间的消息/数据包的传输；以及若所述有效时间已过期，则重新以泛洪算法的方式广播传递所述第一节点设备1与第二节点设备3之间的消息/数据包的传输。如此循环，在所述第一节点设备1与第二节点设备3之间消息/数据包的重新传输完成，重新确定该次新的传输过程中，相关节点设备新的固定传输信道。
通过上述流程步骤S110-S150，本发明所提供的信道优化方法，通过在蓝牙mesh网络中完成一次信息/数据包的传输时，通过对传输路径上的所有节点的传输信道的信道质量进行计算，选定信道质量最好的传输信道作为传输节点的固定传输信道，避免了蓝牙mesh网络以泛洪算法方式广播传输数据。这样，一方面保证了传输信道的高质量、高畅通；另一方面降低了数据包和传输信道的数量、信道冗余和设备能耗。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。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(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种信道优化方法，应用于蓝牙mesh网络，其特征在于，所述蓝牙mesh网络由多个节点设备组网构成，包括：
在第一节点通过蓝牙mesh网络与第二节点完成一次数据传输时，获取数据传输过程中所述蓝牙mesh网络中的所有节点的传输信道的质量参数；
根据所述质量参数评估所述节点的传输信道的信道质量；
根据所述信道质量，选取所述传输信道中质量最佳的传输信道作为所述节点的固定传输信道；以及
通过所述固定传输信道，进行所述第一节点与第二节点之间数据传输。
2.根据权利要求1所述的信道优化方法，其特征在于，所述第一节点通过蓝牙mesh网络与第二节点完成一次数据传输的步骤，具体包括：
所述第一节点向所述蓝牙mesh网络发送数据包，所述数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第二节点；或
所述第二节点向所述蓝牙mesh网络发送数据包，所述数据包以泛洪算法的方式广播传递至所述第一点。
3.根据权利要求2所述的信道优化方法，其特征在于，其中：
所述第一节点与第二节点的固定传输信道分别至少为1条，该固定传输信道为输入信道和/或输出信道；
所述第一节点与第二节点之间的中继节点的固定传输信道则至少为2条，其中1条为输入信道，另1条为输出信道。
4.根据权利要求3所述的信道优化方法，其特征在于，对所述固定传输信道预设有一有效时间，其中所述通过所述固定传输信道，进行所述第一节点与第二节点之间数据传输的步骤，具体包括：
若所述有效时间未过，则通过所述固定传输信道，进行所述第一节点与第二节点之间数据传输；以及
若所述有效时间已过，则以泛洪算法的方式广播传递所述第一节点与第二节点之间的数据。
5.根据权利要求1-4任一项所述的信道优化方法，其特征在于，所述传输信道的质量参数至少包括传输信道的载干比C/I(载波信号强度/干扰信号强度)，所述载干比的计算公式为：
其中，c(t)为有效信号的时域形式，g1(t)为有效信号信道传递函数的时域形式，i(t)为噪声信号的时域形式，g2(t)为噪声信号信道传递函数的时域形式。
6.根据权利要求5所述的信道优化方法，其特征在于，所述根据所述质量参数评估所述节点的传输信道的信道质量的步骤，具体包括：
计算所述节点的所有传输信道的载干比值；
根据所述载干比值的大小确定所述传输信道的信道质量；
其中，所述传输信道的载干比值越大，则其信道质量越高。
7.根据权利要求6所述的信道优化方法，其特征在于，所述传输信道的质量参数还包括所述传输信道的信道容量，所述信道容量的计算公式为：
其中，I(X,Y)为传信率函数，A为输入集，B为输出集，p(x)为输入信号的先验概率，p(y|x)为输入信号的后验概率。在特定约束条件下，I(X,Y)函数的极大值即为所述传输信道的信道容量值。
8.根据权利要求7所述的信道优化方法，其特征在于，所述根据所述质量参数评估所述节点的传输信道的信道质量的步骤，具体包括：
计算所述节点的所有传输信道的信道容量值；
根据所述信道容量值的大小确定所述传输信道的信道质量；
其中，在所述载干比值相同或相近时，所述传输信道信道容量值越大，则其信道质量越高。
9.一种信道优化设备，其特征在于，所述信道优化设备包括存储器，所述存储器内存储有信道优化程序，所述信道优化程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1至8中任一项所述的信道优化方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有信道优化程序，所述信道优化程序可被至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1至8中任一项所述的信道优化方法的步骤。
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| US20040022224A1 (en) * | 2002-08-05 | 2004-02-05 | Harris Corporation | Multi-channel mobile ad hoc network |
| CN101754319A (zh) * | 2008-12-10 | 2010-06-23 | 华为技术有限公司 | 路由方法、装置及系统 |
| CN105847278A (zh) * | 2016-05-03 | 2016-08-10 | 杭州寒舍科技有限公司 | 一种分布式自适应传输路由协议 |
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