CN112584366B - 基于主子节点通信的组网方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

基于主子节点通信的组网方法、装置、设备和存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种基于主子节点通信的组网方法、装置、设备和存储介质，该方法包括：获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。本方案，对组网机制进行了合理优化，提高了数据传输效率，避免了设备之间在高并发数据传输时产生的干扰。

Description

基于主子节点通信的组网方法、装置、设备和存储介质
技术领域
本申请实施例涉及计算机领域，尤其涉及一种基于主子节点通信的组网方法、装置、设备和存储介质。
背景技术
在通信领域，各个设备之间通过组网连接以实现数据的传输通信，如物联网终端节点与中继器连接形成组网1，中继器与基站连接形成组网2，多个组网1和组网2共同构成了一树状网络。
现有的组网方式中，针对不同的适用场景有多种组网技术，如LoRa、ZigBee、Wi-Fi、NB-IoT和蓝牙等。其中，LoRa是由Semtech公司开发的一种技术，典型工作频率在美国是915MHz，在欧洲是868MHz，在亚洲是433MHz。LoRa的物理层使用了一种独特形式的带前向纠错的调频纠错扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段，只要每台设备采用不同的纠错和数据速率就可以了。其典型的覆盖范围是2km至5km，最长距离可达15km，具体取决于所处的位置和天线特性。
ZigBee是物联网的优选组网技术之一，虽然ZigBee一般工作在2.4GHz ISM频段，但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在2.4GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中，支持多达216个节点。与其它技术一样，安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配置文件供具体应用使用。
Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例，最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而，它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。大多数Wi-Fi版本工作在2.4GHz免许可频段，传输距离长达100米，具体取决于应用环境。流行的802.11n速度可达300Mb/s，而更新的、工作在5GHz ISM频段的802.11ac，速度甚至可以超过1.3Gb/s。一种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是802.11ah，在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段，其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围，但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km，其根据不同的低功耗设计适应性调整使用。802.11ah的调制技术是OFDM，它在1MHz信道中使用24个子载波，在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM，因此可以提供宽范围的数据速率。针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是802.11af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s，不过在更低的VHF电视频段有望实现更长的距离。
窄带物联网(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
蓝牙是一种无线传输技术，理论上能够在最远100米左右的设备之间进行短距离连线，但实际使用时大约只有10米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑，在不借助电缆的情况下联网，并传输资料和讯息，目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙5.0不仅可以向下相容旧版本产品，且能带来更高速、更远传输距离的优势。
然而现有技术中，针对多节点高并发量数据的传输缺乏一种合理的组网机制，以提高数据传输效率，降低终端功耗，对组网机制缺乏合理的优化。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于主子节点通信的组网方法、装置、设备和存储介质，对组网机制进行了合理优化，提高了数据传输效率，避免了设备之间在高并发数据传输时产生的干扰。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于主子节点通信的组网方法，该方法包括：
获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；
建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；
从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
可选的，所述在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点，包括：
对每个终端节点发送数据的类型进行统计得到类型数量；
基于所述类型数量在所述终端节点中选择对应数量的主子节点，每个主子据节点对应一种具体的数据类型。
可选的，所述在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点，包括：
确定每个终端节点的数据发送频段；
对所述数据发送频段进行统计，确定频段区间，将所述频段区间划分为多个子频段组，每个所述子频段组占用不同的频段；
为所述每个子频段组设置以主节点。
可选的，所述在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点，包括：
确定每个终端节点的时延等级，所述时延等级包括第一等级和第二等级，所述第一等级的时延小于所述第二等级的时延；
为每个时延等级分配一对应的主子节点。
第二方面，发明实施例还提供了一种基于主子节点通信的组网装置，包括：
节点选择模块，用于获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；
组网建立模块，用于建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；
控制模块，用于从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
第三方面，本发明实施例还提供了一种基于主子节点通信的组网设备，该设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现本发明实施例所述的基于主子节点通信的组网方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行本发明实施例所述的基于主子节点通信的组网方法。
本发明实施例中，通过获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。本方案，对组网机制进行了合理优化，提高了数据传输效率，避免了设备之间在高并发数据传输时产生的干扰。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于主子节点通信的组网方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种基于主子节点通信的组网方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的另一种基于主子节点通信的组网方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种基于主子节点通信的组网装置的结构框图；
图5为本发明实施例提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明实施例作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明实施例，而非对本发明实施例的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明实施例相关的部分而非全部结构。
图1为本发明实施例提供的一种基于主子节点通信的组网方法的流程图，本实施例可适物联网终端设备的数据传输。本申请一实施例方案具体包括如下步骤：
步骤S101、获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点。
在一个实施例中，为了保证各个终端节点之间的组网传输，根据不同的传输协议机制确定一定的预设范围，如预设范围为200米。获取预设范围内的终端节点，在一个实施例中，在该预设范围内部署有多个终端节点，如智能电表终端、故障检测终端、火情检测终端等。
在一个实施例中，在所述终端节点中随机选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点。
步骤S102、建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙。
其中，针对不同的适用场景有多种组网技术，如LoRa、ZigBee、Wi-Fi、NB-IoT、蓝牙及其他专网组网协议等。在一个实施例中，当组网完毕后，主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙。
步骤S103、从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
在一个实施例中，从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点。主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。由此，实现了多个终端节点之间的数据整合性上报，提高了数据上报效率，降低了终端设备功耗。
由此可知，通过获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。本方案，对组网机制进行了合理优化，提高了数据传输效率，避免了设备之间在高并发数据传输时产生的干扰。
图2为本发明实施例提供的另一种基于主子节点通信的组网方法的流程图。在上述技术方案的基础上，所述在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点，包括：
对每个终端节点发送数据的类型进行统计得到类型数量；
基于所述类型数量在所述终端节点中选择对应数量的主子节点，每个主子据节点对应一种具体的数据类型。
具体为：
步骤S201、对每个终端节点发送数据的类型进行统计得到类型数量，基于所述类型数量在所述终端节点中选择对应数量的主子节点，每个主子据节点对应一种具体的数据类型。
具体的，其中不同终端设备具有不同的发送数据的类型，如智能电表上传的是采集到的用户的用电数据，故障检测终端为检测到的用户家庭出现故障的故障数据，火情检测终端为检测到的火情数据。
在另一个实施例中，终端节点可以是相同的设备，其包含多种不同的功能，每种功能传输的数据类型不同，确定出总共包含5中类型，预设范围内含有20个终端设备，每个终端设备传输数据的类型为该5种中的至少一种。具体的，在该20个终端设备中选择对应类型数量即5个主数据节点。示例性的，可以是随机选取20个终端设备中的任意5个为主数据节点，其中，每个主数据节点仅传输该对应数据类型的数据。
在一个实施例中，存在三种不同数据类型的终端节点，则相应的针对每种数据类型设置一对应的主数据节点，即在20个智能电表终端中选择一主数据节点，在20个故障检测终端选择一主数据节点，以及在30个火情检测终端选择一主数据节点。
步骤S202、建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙。
步骤S203、从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
图3为本发明实施例提供的另一种基于主子节点通信的组网方法的流程图。在上述技术方案的基础上，所述在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点，包括：
确定每个终端节点的数据发送频段；
对所述数据发送频段进行统计，确定频段区间，将所述频段区间划分为多个子频段组，每个所述子频段组占用不同的频段；
为所述每个子频段组设置以主节点。
具体为：
步骤S301、确定每个终端节点的数据发送频段，对所述数据发送频段进行统计，确定频段区间，将所述频段区间划分为多个子频段组，每个所述子频段组占用不同的频段，为所述每个子频段组设置以主节点。
具体的，终端节点其发送数据的频段示例性的为一区间范围。如计量频段470-510Mhz。窄带物联网频段为800Mhz-900Mhz。
在一个实施例中，对预设范围内的终端节点的发送频段进行统计后确定频段区间后，将所述频段区间划分为多个子频段组，每个所述子频段组占用不同的频段。示例性的，以470-510Mhz区间为例，划分为[470Mhz,480Mhz]、[481Mhz,490Mhz]、[491Mhz,500Mhz]以及[501Mhz,510Mhz]4个子频段组，其中每个所述子频段组占用不同的频段。
在一个实施例中，假设预设范围内总共包含40个终端节点，根据子频段组的分组数量，确定每个子频段包含的终端节点的数量，如平均分配的方式，每个子频段组包含有10个终端节点，则相应的，将10个终端节点划分为一组对应与一个频段组。
在另一个实施例中，假设每个终端节点的发射频段被设置为相互不重叠的频段，则相应的，确定每个终端节点的发射频段落在哪一个子频段组，将其对应添加至该频段组。
步骤S302、建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙。
步骤S303、从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
由上述可知，可通过数据发送类型以及不同的频段进行主子节点的选择，该种组网方式更加高效、灵活，数据传输率也更高。
图4为本发明实施例提供的一种基于主子节点通信的组网装置的结构框图，该装置用于执行上述数据接收端实施例提供的基于主子节点通信的组网方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图4所示，该装置具体包括：节点选择模块101、组网建立模块102和控制模块103，其中，
节点选择模块101，用于获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；
组网建立模块102，用于建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；
控制模块103，用于从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
由上述方案可知，通过获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。本方案，对组网机制进行了合理优化，提高了数据传输效率，避免了设备之间在高并发数据传输时产生的干扰。
在一个可能的实施例中，所述节点选择模块101具体用于：
对每个终端节点发送数据的类型进行统计得到类型数量；
基于所述类型数量在所述终端节点中选择对应数量的主子节点，每个主子据节点对应一种具体的数据类型。
在一个可能的实施例中，所述节点选择模块101具体用于：
确定每个终端节点的数据发送频段；
对所述数据发送频段进行统计，确定频段区间，将所述频段区间划分为多个子频段组，每个所述子频段组占用不同的频段；
为所述每个子频段组设置以主节点。
在一个可能的实施例中，所述节点选择模块101具体用于：
确定每个终端节点的时延等级，所述时延等级包括第一等级和第二等级，所述第一等级的时延小于所述第二等级的时延；
为每个时延等级分配一对应的主子节点。
图5为本发明实施例提供的一种基于主子节点通信的组网设备的结构示意图，如图5所示，该设备包括处理器201、存储器202、输入装置203和输出装置204；设备中处理器201的数量可以是一个或多个，图5中以一个处理器201为例；设备中的处理器201、存储器202、输入装置203和输出装置204可以通过总线或其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。存储器202作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的基于主子节点通信的组网方法对应的程序指令/模块。处理器201通过运行存储在存储器202中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的基于主子节点通信的组网方法。输入装置203可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置204可包括显示屏等显示设备。
本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种基于主子节点通信的组网方法，该方法包括：
获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；
建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；
从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明实施例可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务，或者网络设备等)执行本发明实施例各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述基于主子节点通信的组网装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明实施例的保护范围。
注意，上述仅为本发明实施例的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明实施例不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明实施例的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明实施例进行了较为详细的说明，但是本发明实施例不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明实施例构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明实施例的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.基于主子节点通信的组网方法，其特征在于，包括：
获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；其中，包括确定每个终端节点的数据发送频段；对所述数据发送频段进行统计，确定频段区间，将所述频段区间划分为多个子频段组，每个所述子频段组占用不同的频段；为所述每个子频段组设置以主节点；
建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；
从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
2.根据权利要求1所述的基于主子节点通信的组网方法，其特征在于，所述在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点，包括：
对每个终端节点发送数据的类型进行统计得到类型数量；
基于所述类型数量在所述终端节点中选择对应数量的主子节点，每个主子据节点对应一种具体的数据类型。
3.根据权利要求1所述的基于主子节点通信的组网方法，其特征在于，所述在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点，包括：
确定每个终端节点的时延等级，所述时延等级包括第一等级和第二等级，所述第一等级的时延小于所述第二等级的时延；
为每个时延等级分配一对应的主子节点。
4.基于主子节点通信的组网装置，其特征在于，包括：
节点选择模块，用于获取预设范围内的终端节点，在所述终端节点中选取一主子节点，设置其他终端节点为从子节点；其中，包括确定每个终端节点的数据发送频段；对所述数据发送频段进行统计，确定频段区间，将所述频段区间划分为多个子频段组，每个所述子频段组占用不同的频段；为所述每个子频段组设置以主节点；
组网建立模块，用于建立所述主子节点与每个所述从子节点的通信组网，所述主子节点为所述多个从子节点分配数据上报时隙；
控制模块，用于从子节点在各自分配的上报时隙时间，发送上报数据至所述主子节点，所述主子节点接收各个从子节点的上报数据，进行所述上报数据的纠错整合，并将整合数据发送至所述预设范围内的中继器。
5.根据权利要求4所述的基于主子节点通信的组网装置，其特征在于，所述节点选择模块具体用于：
对每个终端节点发送数据的类型进行统计得到类型数量；
基于所述类型数量在所述终端节点中选择对应数量的主子节点，每个主子据节点对应一种具体的数据类型。
6.根据权利要求4所述的基于主子节点通信的组网装置，其特征在于，所述节点选择模块具体用于：
确定每个终端节点的时延等级，所述时延等级包括第一等级和第二等级，所述第一等级的时延小于所述第二等级的时延；
为每个时延等级分配一对应的主子节点。
7.一种基于主子节点通信的组网设备，所述设备包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-3中任一项所述的基于主子节点通信的组网方法。
8.一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如权利要求1-3中任一项所述的基于主子节点通信的组网方法。
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