CN112788558A - 数据通信方法及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开一种数据通信方法及相关设备，通过上级节点的历史发送数据，确定下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期，再根据下级节点的最优睡眠周期，在下级节点的苏醒状态时向下级节点发送数据；其中，利用历史发送数据确定的最优睡眠周期，更加匹配通信网络实际的通信情况，可以确保最优睡眠周期的准确性；另外，根据下级节点的最优睡眠周期，在下级节点的苏醒状态下，向下级节点发送数据，可以确保下级节点及时进行通信响应，缩短通信响应时间，而由于设置了睡眠周期，下级节点定时进入休眠状态，可以减小下级节点的功耗。

Description

数据通信方法及相关设备
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数据通信方法、一种数据通信装置、一种终端设备及一种计算机存储介质。
背景技术
无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。一般地，无线传感器网络包括传感器节点、集中器和上位机。其中，传感器节点可以将采集的数据通过集中器传输到上位机上进行处理，也能接收上位机通过集中器下发的数据。
现有技术中，传感器节点通常采用周期性侦听和睡眠的方式，周期性地启动进行侦听，启动一段时间后进入休眠状态；节点在苏醒后侦听信道状态，以判断是否需要接收集中器下发的数据，这种接收下行数据的方式，虽然能降低节点的工作功耗，但是节点无法及时响应集中器下发的数据，无法保证通信实时性。
发明内容
本发明实施例提供了一种数据通信方法及相关设备，既可以缩短下级节点的通信响应时间，又可以减小下级节点的功耗。
一方面，本发明实施例提供了一种数据通信方法，应用于包括上级节点和至少一个下级节点的通信网络，所述上级节点和所述下级节点之间建立有通信连接，所述方法包括：
根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期；
根据所述最优睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠；
在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据。
可选地，所述根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期，包括：
将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
根据N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期。
可选地，所述根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期，包括：
将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
根据N个所述时间段的发送概率、N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定在全天接收第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件下，所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期，其中，所述预设最大子睡眠周期大于所述子睡眠周期集合中的最大值。
可选地，在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据之后，还包括：
在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，从所述下级节点当天剩余的时间段中选择第二预设数目个时间段作为调整时间段，所述第二预设数目小于所述当天剩余的时间段的个数；
将所述调整时间段的睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
在所述调整时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
可选地，在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据之后，还包括：
在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
在所述下级节点当天剩余的时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
另一方面，本发明实施例提供了一种数据通信装置，应用于包括上级节点和至少一个下级节点的通信网络，所述上级节点和所述下级节点之间建立有通信连接，所述装置包括：
周期确定模块，用于根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期；
节点控制模块，用于根据所述最优睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠；
数据发送模块，用于在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据。
可选地，所述周期确定模块包括：
第一概率确定子模块，用于将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
第一时间期望获取子模块，用于定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
第一功耗期望获取子模块，用于根据N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
第一函数建立子模块，用于根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
第一周期计算子模块，用于计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期。
可选地，所述周期确定模块包括：
第二概率确定子模块，用于将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
第二时间期望获取子模块，用于定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
第二功耗期望获取子模块，用于根据N个所述时间段的发送概率、N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定在全天接收第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件下，所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
第二函数建立子模块，用于根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
第二周期计算子模块，用于计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期，其中，所述预设最大子睡眠周期大于所述子睡眠周期集合中的最大值。
另一方面，本发明实施例提供了一种终端设备，包括：处理器和存储器；
所述处理器和存储器相连，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述程序代码，以执行所述的数据通信方法。
另一方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时，执行所述的数据通信方法。
本发明实施例中，通过上级节点的历史发送数据，确定下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期，再根据下级节点的最优睡眠周期，在下级节点的苏醒状态时向下级节点发送数据；其中，利用历史发送数据确定的最优睡眠周期，更加匹配通信网络实际的通信情况，可以确保最优睡眠周期的准确性；另外，根据下级节点的最优睡眠周期，在下级节点的苏醒状态下，向下级节点发送数据，可以确保下级节点及时进行通信响应，缩短通信响应时间，而由于设置了睡眠周期，下级节点定时进入休眠状态，可以减小下级节点的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种数据通信方法的场景示意图；
图2是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；
图4是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；
图5是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；
图6是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；
图7是本发明实施例提供的一种数据通信装置的结构示意图；
图8是本发明实施例提供的一种数据通信装置的结构示意图；
图9是本发明实施例提供的一种数据通信装置的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
应当理解，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明的数据通信方法可以应用于包括上级节点和至少一个下级节点的数据通信网络，至少一个可以是1个，或者2个以上，上级节点与下级节点之间可以建立有线或无线通信连接，无线通信方式包括蓝牙、WiFi、ZigBee等方式，数据通信网络可以为传感器网络、物联网网络等一对多网络结构。
请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种数据通信方法的场景示意图；以数据通信方法应用于无线传感器网络为例，无线传感器网络包括n个传感器节点(如传感器节点1、传感器节点2、……传感器节点n)以及上位机11，一般地，传感器节点通过集中器与上位机11通信。下面以获取传感器节点1的在满足点响应时间最短、节点功耗最低条件时的最优睡眠周期为例进行说明：
首先，将全天划分成24个时间段，再根据无线传感器网络的历史发送数据或者已有工程经验确定，上级节点在每个时间段向传感器节点1发送数据的概率分布(即每个时间段的发送概率)，可以根据上位机11的数据发送记录得到每个传感器节点的历史发送数据。接着定义每个时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据每个时间段的发送概率、子睡眠周期确定传感器节点1的节点响应时间期望。
接着，节点功耗以仅考虑侦听功耗为例，根据每个时间段的子睡眠周期、节点单次的侦听功耗确定传感器节点1的节点全天侦听功耗期望。以对节点响应时间和节点功耗的注重程度确定其对应的第一预设权重和第二预设权重的具体数值，为了实现传输实时性与传输功耗的平衡，根据节点响应时间期望和第一预设权重、节点全天侦听功耗期望和第二预设权重建立目标平衡函数，此时将问题转化成求解该目标平衡函数的最小值时对应的子睡眠周期的具体数值，由24个时间段对应的子睡眠周期构成的子睡眠周期集合作为传感器节点1的最优睡眠周期。
在上位机11上，按照上述方法计算得到每个传感器节点的最优睡眠周期，再将相应的最优睡眠周期发送给对应的传感器节点，具体地，获得每个传感器节点的最优睡眠周期后，传感器节点上电之后，传感器节点给上位机11发送加网数据包，上位机11向节点回复确认帧，其中，确认帧捎带分配给传感器节点的短地址、时间同步信息以及节点的最优睡眠周期信息，则传感器节点可以根据时间同步信息实现与上位机的时间同步，再将节点的睡眠周期设置成接收到的最优睡眠周期，传感器节点在每个时间段以相应的子睡眠周期进行启动和休眠。上位机11在需要向传感器节点1发送数据时，根据传感器节点的最优睡眠周期信息，在节点的启动状态下将数据发送给传感器节点。实现传感器网络的实时通信和节点低功耗。
上位机11可以根据发送数据的历史记录，定期计算节点的最佳睡眠周期，并且定期发送给传感器节点以更改节点的睡眠周期。
为了进一步降低节点的功耗，将传感器节点设置成在接收到第一预设数目次(例如1次)数据后，将当天后续的时间段的睡眠周期调整成预设最大子睡眠周期，预设最大子睡眠周期为用户所能接受的最长响应时间；此时，子睡眠周期集合的计算方法与上述方法有所不同，不同的地方在于，计算节点全天侦听功耗期望时，需要考虑上述睡眠周期调整的情况，根据24个时间段的发送概率和子睡眠周期、以及单次侦听功耗，计算在全天接收第一预设数目次数据后，将节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件下，节点的节点全天侦听功耗期望；接着，按照与上述方法相同的步骤构建目标平衡函数，并在子睡眠周期集合中的子睡眠周期均小于预设最大子睡眠周期的条件下，计算得到子睡眠周期集合。
在实际通信时，传感器节点以新计算得到的子睡眠周期集合控制节点启动和休眠，并且在接收到第一预设数目次数据后，将节点当天后续的时间段的子睡眠周期设置成预设最大子睡眠周期，可以根据实际传感器网络的数据传输情况设置第一预设数目的具体数值，例如，在一天中，上位机仅向传感器节点发送一次数据，则将第一预设数目设置成1，以此类推。
利用本发明的方法，在一个周期内可以维持节点足够长的侦听时间，实现无线传感器网络下行数据通信实时性与功耗的平衡，在不牺牲或者少量牺牲功耗的情况下，大大减少节点的响应时间，且数据传输稳定可靠。
请参见图2，是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；所述数据通信方法，应用于包括上级节点和至少一个下级节点的通信网络，所述上级节点和所述下级节点之间建立有通信连接，所述方法包括：
步骤S201，根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期；
具体地，可以根据上级节点上存储的关于下级节点的历史发送数据记录，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期。也可以是根据通信网络的工程经验数据来确定最优睡眠周期，确定方法与历史发送数据的确定方法相同。
步骤S202，根据所述最优睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠；
具体地，上级节点将最优睡眠周期下发给下级节点，以控制下级节点根据最优睡眠周期进行启动和休眠。
步骤S203，在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据。
具体地，上级节点根据下级节点的最优睡眠周期，在下级节点的启动状态时，向下级节点发送数据。
本发明实施例的方法，利用历史发送数据确定的最优睡眠周期，更加匹配通信网络实际的通信情况，可以确保最优睡眠周期的准确性；另外，根据下级节点的最优睡眠周期，在下级节点的苏醒状态下，向下级节点发送数据，可以确保下级节点及时进行通信响应，缩短通信响应时间，而由于设置了睡眠周期，下级节点定时进入休眠状态，可以减小下级节点的功耗。
进一步地，在一个实施例中，参考图3，图3是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；所述步骤S201包括：
步骤S301，将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
具体地，预设时间间隔的具体数值可以根据具体需要进行设置，以预设时间间隔为1小时为例，把一天分为24个时间段，用P0表示上级节点在0时至1时之间往下级节点发送数据的概率，也即下级节点的发送概率，T0表示在这一时间段设置的睡眠周期，以此类推；可以根据历史发送数据或者工程经验数据得到某一下级节点P0,P1,…,P23的具体数值，且它们满足P0+P1+…+P23＝1。例如，获得某一下级节点的200个历史发送数据，统计在每个时间段发送数据的数目，将数目与200的比值作为发送概率；当历史发送数据的数量足够多时，可以得到足够接近真实数据的发送概率。
步骤S302，定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
具体地，根据发送概率和子睡眠周期计算节点响应时间期望，由于上级节点在全天中向下级节点发送数据的概率是平均的，即发送概率满足均匀分布，则节点响应时间期望E(t)为：
Figure BDA0002267673940000091
步骤S303，根据N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
具体地，本发明实施例中，节点功耗只考虑侦听功耗，假设下级节点唤醒侦听一次消耗的功耗为W，则全天中消耗的功耗期望，即节点全天侦听功耗期望E1(w)为：
Figure BDA0002267673940000092
步骤S304，根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
具体地，从对节点响应时间和节点功耗的重视程度设置第一预设权重A和第二预设权重B的具体数值，第一预设权重A和第二预设权重B的总和为1，假设通信网络更加注重节点响应时间，则将节点响应时间期望的第一预设权重设置为0.7，而对应地，节点全天侦听功耗期望的第二预设权重为0.3，则为了实现通信网络的通信实时性与节点功耗的平衡，建立目标函数y：
y＝AE(t)+BE1(w)。
此时，问题转换为求解目标函数y最小时，T0,T1,…,T23的值。
步骤S305，计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期。
具体地，将E(t)和E1(w)代入后，目标函数y可展开为
Figure BDA0002267673940000093
则利用均值不等式或者对勾函数的性质可求出的T0,T1,…,T23值。T0,T1,…,T23即为下级节点的最优睡眠周期。
利用图3的方法，根据历史发送数据求得发送概率后，根据发送概率得到节点响应时间期望和节点全天侦听功耗期望，再建立目标平衡函数，进而获得满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的子睡眠周期，即下级节点的最优睡眠周期，不仅可以保证通信网络的通信响应及时，而且可以降低下级节点的功耗。
进一步地，在一个实施例中，参考图4，图4是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据之后，还包括：
步骤S401，在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
具体地，第一预设数目的具体数值可以自由设置，一般地，可以根据通信网络实际上全天需要发送的数据次数来确定第一预设数目的具体数值，例如，通信网络中，上级节点每天需要向下级节点发送1次数据，则第一预设数目可以设置成大于或等于1的任意数值，以保证通信网络正常的数据发送需求。为了进一步节省下级节点的功耗，在接收了第一预设数目次数据后，将下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期全部设置为预设最大子睡眠周期，预设最大子睡眠周期为用户所能接受的最长响应时间，可以根据经验进行设置。
步骤S402，在所述下级节点当天剩余的时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
具体地，下级节点在当天剩余的时间段以预设最大子睡眠周期进行启动和休眠，可以有效节省下级节点的功耗。
进一步地，在另一个实施例中，参考图5，图5是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据之后，还包括：
步骤S501，在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，从所述下级节点当天剩余的时间段中选择第二预设数目个时间段作为调整时间段，所述第二预设数目小于所述当天剩余的时间段的个数；
具体地，第一预设数目和第二预设数目的具体数值可以根据实际需要进行设置。
步骤S502，将所述调整时间段的睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
步骤S503，在所述调整时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
具体地，图5与图4的方法相似，在下级节点全天接收到第一预设数目次数据后进行子睡眠周期调整；不同的是，图5的方法中，从当天剩余的时间段中选择第二预设数目个时间段作为调整时间段，将调整时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期，仅仅对当天剩余的时间段中的某一些时间段做睡眠周期调整，可以对通信网络的偶然发送事件做出及时响应，避免通信响应不及时。调整时间段可以是连续的时间段，也可以是周期或随机间隔的时间段。
值得注意的是，利用图4的方法进行通信时，由于通信过程中，子睡眠周期会进行调整，此时全天侦听功耗期望的计算方法将不同于图3，即最优睡眠周期的计算方法不同，参考图6，图6是本发明实施例提供的一种数据通信方法的流程示意图；所述步骤S201包括：
步骤S601，将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
步骤S602，定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
具体地，与图3确定E(t)的方法相同，不再赘述。
步骤S603，根据N个所述时间段的发送概率、N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定在全天接收第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件下，所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
具体地，与图3不同的是，需要确定在满足全天接收第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件时，下级节点的节点全天侦听功耗期望。假设预设最大子睡眠周期为TMAX，此时的节点全天侦听功耗期望E2(w)为：
Figure BDA0002267673940000111
步骤S604，根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
具体地，根据E(t)和E2(w)建立目标平衡函数y：y＝AE(t)+BE2(w)。
步骤S605，计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期，其中，所述预设最大子睡眠周期大于所述子睡眠周期集合中的最大值。
具体地，将目标平衡函数展开后同样可以得到：
Figure BDA0002267673940000121
求解得到的T0,T1,…,T23，为此时下级节点的最优睡眠周期。
同理，利用图5的方法进行通信时，由于时间段的子睡眠周期将会被调整，此时的最优睡眠周期的确定方法也不同于同3，不同的地方在于节点全天侦听功耗期望的计算，与图6所示的确定方法相似，不再赘述。
基于上述数据通信方法实施例的描述，本发明实施例还公开了一种数据通信装置，参考图7，图7是本发明实施例提供的一种数据通信装置的结构示意图，所述数据通信装置应用于包括上级节点和至少一个下级节点的通信网络，所述上级节点和所述下级节点之间建立有通信连接，所述装置包括周期确定模块701、节点控制模块702、数据发送模块703，其中：
周期确定模块701，用于根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期；
节点控制模块702，用于根据所述最优睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠；
数据发送模块703，用于在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据。
其中，周期确定模块701、节点控制模块702、数据发送模块703的具体功能实现方式可以参见上述图2对应实施例中的步骤S201-步骤S203，这里不再进行赘述。
进一步地，在一个实施例中，参考图8，图8是本发明实施例提供的一种数据通信装置的结构示意图，所述周期确定模块701包括第一概率确定子模块801、第一时间期望获取子模块802、第一功耗期望获取子模块803、第一函数建立子模块804、第一周期计算子模块805，其中：
第一概率确定子模块801，用于将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
第一时间期望获取子模块802，用于定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
第一功耗期望获取子模块803，用于根据N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
第一函数建立子模块804，用于根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
第一周期计算子模块805，用于计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期。
其中，第一概率确定子模块801、第一时间期望获取子模块802、第一功耗期望获取子模块803、第一函数建立子模块804、第一周期计算子模块805的具体功能实现方式可以参见上述图3对应实施例中的步骤S301-步骤S305，这里不再进行赘述。
进一步地，在一个实施例中，所述装置还包括第一周期调整模块，其中：
第一周期调整模块，用于在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
节点控制模块，还用于在所述下级节点当天剩余的时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
其中，第一周期调整模块、节点控制模块的具体功能实现方式可以参见上述图4对应实施例中的步骤S401-步骤S402，这里不再进行赘述。
进一步地，在一个实施例中，所述装置还包括时间段选择模块、第二周期调整模块，其中：
时间段选择模块，用于在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，从所述下级节点当天剩余的时间段中选择第二预设数目个时间段作为调整时间段，所述第二预设数目小于所述当天剩余的时间段的个数；
第二周期调整模块，用于将所述调整时间段的睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
节点控制模块，还用于在所述调整时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
其中，时间段选择模块、第二周期调整模块、节点控制模块的具体功能实现方式可以参见上述图5对应实施例中的步骤S501-步骤S503，这里不再进行赘述。
进一步地，在一个实施例中，参考图9，图9是本发明实施例提供的一种数据通信装置的结构示意图，所述周期确定模块701包括第二概率确定子模块901、第二时间期望获取子模块902、第二功耗期望获取子模块903、第二函数建立子模块904、第二周期计算子模块905，其中：
第二概率确定子模块901，用于将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
第二时间期望获取子模块902，用于定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
第二功耗期望获取子模块903，用于根据N个所述时间段的发送概率、N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定在全天接收第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件下，所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
第二函数建立子模块904，用于根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
第二周期计算子模块905，用于计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期，其中，所述预设最大子睡眠周期大于所述子睡眠周期集合中的最大值。
其中，第二概率确定子模块901、第二时间期望获取子模块902、第二功耗期望获取子模块903、第二函数建立子模块904、第二周期计算子模块905的具体功能实现方式可以参见上述图6对应实施例中的步骤S601-步骤S605，这里不再进行赘述。
值得指出的是，图7、图8和图9所示的数据通信装置中的各个单元或模块可以分别或全部合并为一个或若干个另外的单元或模块来构成，或者其中的某个(些)单元或模块还可以再拆分为功能上更小的多个单元或模块来构成，这可以实现同样的操作，而不影响本发明的实施例的技术效果的实现。上述单元或模块是基于逻辑功能划分的，在实际应用中，一个单元(或模块)的功能也可以由多个单元(或模块)来实现，或者多个单元(或模块)的功能由一个单元(或模块)实现。
基于上述方法实施例以及装置实施例的描述，本发明实施例还提供一种终端设备。
请参见图10，是本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。如图10所示，上述图7至图9中的数据通信装置可以应用于所述终端设备100，所述终端设备100可以包括：处理器101，网络接口104和存储器105，此外，所述终端设备100还可以包括：用户接口103，和至少一个通信总线102。其中，通信总线102用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口103可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选用户接口103还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口104可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器105可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatilememory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器105可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器101的存储装置。如图10所示，作为一种计算机存储介质的存储器105中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及设备控制应用程序。
在图10所示的终端设备100中，网络接口104可提供网络通讯功能；而用户接口103主要用于为用户提供输入的接口；而处理器101可以用于调用存储器105中存储的设备控制应用程序，以实现：
根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期；
根据所述最优睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠；
在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据。
在一个实施例中，所述处理器101在执行根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期时，具体执行以下步骤：
将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
根据N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期。
在一个实施例中，所述处理器101在执行根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期时，具体执行以下步骤：
将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
根据N个所述时间段的发送概率、N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定在全天接收第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件下，所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期，其中，所述预设最大子睡眠周期大于所述子睡眠周期集合中的最大值。
在一个实施例中，所述处理器101在执行在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据之后，还执行以下步骤：
在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，从所述下级节点当天剩余的时间段中选择第二预设数目个时间段作为调整时间段，所述第二预设数目小于所述当天剩余的时间段的个数；
将所述调整时间段的睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
在所述调整时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
在一个实施例中，所述处理器101在执行在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据之后，还执行以下步骤：
在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
在所述下级节点当天剩余的时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
应当理解，本发明实施例中所描述的终端设备100可执行前文图2到图6所对应实施例中对所述数据通信方法的描述，也可执行前文图7至图9所对应实施例中对所述数据通信装置的描述，在此不再赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。
此外，这里需要指出的是：本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，且所述计算机存储介质中存储有前文提及的数据通信装置所执行的计算机程序，且所述计算机程序包括程序指令，当所述处理器执行所述程序指令时，能够执行前文图2到图6所对应实施例中对所述数据通信方法的描述，因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本发明所涉及的计算机存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种数据通信方法，其特征在于，应用于包括上级节点和至少一个下级节点的通信网络，所述上级节点和所述下级节点之间建立有通信连接，所述方法包括：
根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期；
根据所述最优睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠；
在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期，包括：
将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
根据N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期，包括：
将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
根据N个所述时间段的发送概率、N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定在全天接收第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件下，所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期，其中，所述预设最大子睡眠周期大于所述子睡眠周期集合中的最大值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据之后，还包括：
在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，从所述下级节点当天剩余的时间段中选择第二预设数目个时间段作为调整时间段，所述第二预设数目小于所述当天剩余的时间段的个数；
将所述调整时间段的睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
在所述调整时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据之后，还包括：
在所述下级节点全天接收到第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为所述预设最大子睡眠周期；
在所述下级节点当天剩余的时间段内，根据所述预设最大子睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠。
6.一种数据通信装置，其特征在于，应用于包括上级节点和至少一个下级节点的通信网络，所述上级节点和所述下级节点之间建立有通信连接，所述装置包括：
周期确定模块，用于根据所述上级节点的历史发送数据，确定所述下级节点在满足节点响应时间最短、节点功耗最低条件下的最优睡眠周期；
节点控制模块，用于根据所述最优睡眠周期控制所述下级节点周期性启动和周期性休眠；
数据发送模块，用于在所述下级节点的启动状态时向所述下级节点发送数据。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述周期确定模块包括：
第一概率确定子模块，用于将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
第一时间期望获取子模块，用于定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
第一功耗期望获取子模块，用于根据N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
第一函数建立子模块，用于根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
第一周期计算子模块，用于计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述周期确定模块包括：
第二概率确定子模块，用于将全天按照预设时间间隔进行划分得到N个时间段，N大于1，根据所述上级节点的历史发送数据确定所述时间段对应的发送概率；
第二时间期望获取子模块，用于定义所述时间段的睡眠周期为子睡眠周期，根据N个所述时间段的发送概率和N个所述时间段的子睡眠周期确定节点响应时间期望；
第二功耗期望获取子模块，用于根据N个所述时间段的发送概率、N个所述时间段的子睡眠周期、以及单次侦听功耗，确定在全天接收第一预设数目次数据后，将所述下级节点当天剩余的时间段的子睡眠周期设置为预设最大子睡眠周期的条件下，所述下级节点的节点全天侦听功耗期望；
第二函数建立子模块，用于根据所述节点响应时间期望、所述节点全天侦听功耗期望、第一预设权重和第二预设权重建立目标平衡函数；
第二周期计算子模块，用于计算所述目标平衡函数在函数值最小时，所述下级节点的子睡眠周期集合，所述子睡眠周期集合包括N个时间段的子睡眠周期，将所述子睡眠周期集合作为所述最优睡眠周期，其中，所述预设最大子睡眠周期大于所述子睡眠周期集合中的最大值。
9.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；
所述处理器和存储器相连，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述程序代码，以执行如权利要求1-5任一项所述的数据通信方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时，执行如权利要求1-5任一项所述的数据通信方法。
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