CN113038511B - 通信系统的控制方法及控制装置、通讯系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信系统的控制方法及控制装置、通讯系统。其中，该控制方法包括：获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若通信数据量大于等于第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。本发明解决了相关技术中单一的通信方式构建的通讯网络，容易导致数据传输时延增加，丢包率增大的技术问题。

Description

通信系统的控制方法及控制装置、通讯系统

技术领域

本发明涉及通信控制技术领域，具体而言，涉及一种通信系统的控制方法及控制装置、通讯系统。

背景技术

相关技术中，在嵌入式设备领域，完成设备通讯的通讯方式，主要是采用WiFiMesh网络进行设备层级传输通信，主流的WiFi Mesh网络中基本都采用树型结构，通信信息通过树型结构网络中一层一层的网络结构，实现通讯链路传输，但是这种通讯链路会随着树型结构的层级数增长而变得不稳定，而且内部数据通信都需要传到父节点再查询下一个子节点的位置；同时，现有技术中往往采用单一的通信方式，构建通讯网络，容易导致数据传输时延增加，丢包率增大。如果子节点在不同的根节点下，则数据传输的时延会增加，丢包率会增大，当内部通信频率变大时，链路压力会不断增大，最终影响到整个系统的传输性能。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种通信系统的控制方法及控制装置、通讯系统，以至少解决相关技术中单一的通信方式构建的通讯网络，容易导致数据传输时延增加，丢包率增大的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种通讯系统的控制方法，所述通讯系统至少包括：主根节点和多个子节点，所述主根节点用于与外部设备进行数据传输，所述控制方法包括：获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；若所述通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若所述通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若所述通信数据量大于等于所述第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。

可选地，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯的步骤，包括：在接收到通信请求节点发送的通信请求包后，测量所述通信请求节点与另一通信节点之间的距离值，其中，所述通信请求节点与所述另一通信节点属于待通信的两个节点；基于所述距离值，判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内；若待通信的两个节点在通信覆盖范围内，向所述通信请求节点发送可通信应答消息；建立待通信的两个节点之间的第一通讯链接链路；在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭两个节点之间的第一通讯链接链路。

可选地，在判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内之后，还包括：若待通信的两个节点不在通信覆盖范围内，查找待通信的两个节点之间的其它中间节点；计算由所述通信请求节点至所述其它中间节点之间的距离值，得到第一距离值集合；计算由所述另一通信节点至所述其它中间节点之间的距离值，得到第二距离值集合；基于所述第一距离值集合和所述第二距离值集合，确定距离值最短的通讯线路，其中，所述通讯线路中包括：所述通信请求节点、所述另一通信节点以及至少一个所述其它中间节点；控制所述通讯线路上各节点建立第二通讯链接链路；在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭所述第二通讯链接链路。

可选地，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯的步骤，包括：获取链路通信状态和通信设备状态，其中，所述链路通信状态用于指示当前链路结构中的父节点对于子节点的通信维护状态，所述通信设备状态用于指示每级子节点的设备状态；基于所述链路通信状态和通信设备状态，判断当前链路的通信压力比值是否大于通信压力阈值；若当前链路的通信压力比值大于通信压力阈值，则控制待通信的多个节点进行自组网操作。

可选地，控制待通信的多个节点进行自组网操作的步骤，包括：测量待通信的多个节点是否都处于通信覆盖范围内；若待通信的多个节点都处于通信覆盖范围内，采用第三通讯方式建立待通信的多个节点之间的通信链路连接；若待通信的多个节点中有至少一个节点未处于通信覆盖范围内，控制中间通信节点检测与待通信的各个节点之间进行通信的信号强度；基于所述信号强度，控制中间通信节点建立待通信的各个节点之间的通讯连接通道，得到自组网链路；采用自组网链路完成待通信的多个节点之间的数据通信。

可选地，所述控制方法还包括：若所述通信数据量大于等于所述第一预设阈值，且所述通讯链接时长大于预设时间阈值，确定主根节点状态处于饱和状态，通过主根节点启动备份根节点；控制主根节点与所述备份根节点进行双向节点通讯。

可选地，在控制主根节点与所述备份根节点进行双向节点通讯之后，所述控制方法还包括：向所述通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令，其中，所述根节点切换指令用于将目标通讯节点集合中的所有通讯节点切换至所述备份根节点。

可选地，在向所述通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令之后，所述控制方法还包括：获取通讯节点发送的区域通信请求；基于所述区域通信请求，向备份根节点发送区域组网的基站信息和通信设备信息，以构建通讯路由表；启动预设蓝牙协议进行链路切换。

可选地，通信设备状态包括下述至少之一：上行数据通行速率、下行数据通行速率、子节点的通信路由表、预设压力参数阈值、通信双方的子节点之间的节点距离。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种通讯系统的控制装置，所述通讯系统至少包括：主根节点和多个子节点，所述主根节点用于与外部设备进行数据传输，所述控制装置包括：获取单元，用于获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；第一控制单元，用于在所述通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；第二控制单元，用于在所述通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；第三控制单元，用于在所述通信数据量大于等于所述第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。

可选地，所述第二控制单元包括：第一测量模块，用于在接收到通信请求节点发送的通信请求包后，测量所述通信请求节点与另一通信节点之间的距离值，其中，所述通信请求节点与所述另一通信节点属于待通信的两个节点；第一判断模块，用于基于所述距离值，判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内；第一发送模块，用于在待通信的两个节点在通信覆盖范围内，向所述通信请求节点发送可通信应答消息；第一建立模块，用于建立待通信的两个节点之间的第一通讯链接链路；第一关闭模块，用于在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭两个节点之间的第一通讯链接链路。

可选地，所述通讯系统的控制装置还包括：第一查找单元，用于在判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内之后，若待通信的两个节点不在通信覆盖范围内，查找待通信的两个节点之间的其它中间节点；第一计算单元，用于计算由所述通信请求节点至所述其它中间节点之间的距离值，得到第一距离值集合；第二计算单元，用于计算由所述另一通信节点至所述其它中间节点之间的距离值，得到第二距离值集合；第一确定单元，用于基于所述第一距离值集合和所述第二距离值集合，确定距离值最短的通讯线路，其中，所述通讯线路中包括：所述通信请求节点、所述另一通信节点以及至少一个所述其它中间节点；第一控制单元，用于控制所述通讯线路上各节点建立第二通讯链接链路；第二关闭模块，用于在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭所述第二通讯链接链路。

可选地，所述第三控制单元包括：第一获取模块，用于获取链路通信状态和通信设备状态，其中，所述链路通信状态用于指示当前链路结构中的父节点对于子节点的通信维护状态，所述通信设备状态用于指示每级子节点的设备状态；第二判断模块，用于基于所述链路通信状态和通信设备状态，判断当前链路的通信压力比值是否大于通信压力阈值；第一控制模块，用于在当前链路的通信压力比值大于通信压力阈值，则控制待通信的多个节点进行自组网操作。

可选地，所述第一控制模块包括：第一测量子模块，用于测量待通信的多个节点是否都处于通信覆盖范围内；第一建立子模块，用于在待通信的多个节点都处于通信覆盖范围内，采用第三通讯方式建立待通信的多个节点之间的通信链路连接；第一控制子模块，用于待通信的多个节点未处于通信覆盖范围内，控制中间通信节点检测与待通信的各个节点之间进行通信的信号强度；第二控制子模块，用于基于所述信号强度，控制中间通信节点采用第三通讯方式建立待通信的各个节点之间的通讯连接通道，得到自组网链路；第一工作子模块，用于采用自组网链路完成待通信的多个节点之间的数据通信。

可选地，所述控制装置还包括：启动单元，用于在所述通信数据量大于等于所述第一预设阈值，且所述通讯链接时长大于预设时间阈值，确定主根节点状态处于饱和状态，通过主根节点启动备份根节点；第四控制单元，用于控制主根节点与所述备份根节点进行双向节点通讯。

可选地，所述控制装置还包括：下发单元，用于在控制主根节点与所述备份根节点进行双向节点通讯之后，向所述通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令，其中，所述根节点切换指令用于将目标通讯节点集合中的所有通讯节点切换至所述备份根节点。

可选地，所述控制装置还包括：第二获取模块，用于在向所述通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令之后，获取通讯节点发送的区域通信请求；构建单元，用于基于所述区域通信请求，向备份根节点发送区域组网的基站信息和通信设备信息，以构建通讯路由表；启动模块，用于启动预设蓝牙协议进行链路切换。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种通讯系统，包括：处理器；以及存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行上述任意一项所述的通讯系统的控制方法。

本发明实施例中，获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若通信数据量大于等于第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。在该实施例中，可以根据不同的通信数据量和不同的通讯压力(通信链接时长反馈通信压力)，采用不同的通讯方式实现各节点之间的通信，在不影响数据传输的情况下大大提升了数据通信的效率，降低数据传输过程中的丢包率，且降低了根节点的数据通讯压力，并且降低了网络数据传输所带来的功耗，从而解决相关技术中单一的通信方式构建的通讯网络，容易导致数据传输时延增加，丢包率增大的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的一种可选的通讯系统的控制方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种可选的实现备份根节点切换的示意图；

图3是根据本发明实施例的一种可选的通讯系统的控制装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例中，可以实现多协议自组网络，实现无线网络(例如，WiFi Mesh)、远距离无线电链路(例如，lora链路)、蓝牙链路(例如，蓝牙Ble链路)组合网络传输，结合备份根节点所指示的备用通讯网络，实现通讯数据网状结构，在不影响数据传输的情况下大大提升了数据通信的效率，且降低了根节点的数据通讯压力，并且降低了WiFi数据传输所带来的功耗。下面结合各个实施例来说明本发明。

实施例一

根据本发明实施例，提供了一种通讯系统的控制方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

本发明实施例可应用于下述至少之一的环境：智慧工地、智能家居、设备控制、家居音频数据流传输。

本发明实施例，通过多协议自组网络，实现简单的数据网状结构，能够达到如下技术效果：

1、实现WiFi Mesh树型网络结构过渡到微型网状结构，降低了系统内部通信压力与数据传输时延；

2、预置一个备份根节点，用于组织形成新的网络，并且完成内部数据传输，减轻系统压力；

3、降低系统由于层级链路过长而导致数据丢包率增加的概率；

4、实时开关BLE数据链路，提高数据传输能力的同时降低系统的功耗。

本发明实施例，以WiFi Mesh为无线网络、lora链路为远距离无线电链路、蓝牙Ble链路为例，采用蓝牙BLE链路或者lora数据传输与传统的WiFi Mesh数据传输相融合的方式来实现简单的数据网状结构，降低了网状链路结构建立所带来的技术难度；采用BLE链路建立时间最快只需要5ms的时间，当树型结构层级较多时，数据通信则需要30ms以上，本发明实施例在不影响数据通信的前提下可降低了数据传输的时延与数据通行的压力，提高了系统的稳定性。下面结合具体实施方法来详细说明本发明实施例。

本发明实施例提供了一种通讯系统的控制方法，通讯系统至少包括：主根节点和多个子节点，主根节点与多个子节点的基础链接形态可以为树型结构，主根节点用于与外部设备进行数据传输。主根节点和下述的备份根节点可以与外部设备通讯，子节点可以同时启动softap和/或与sta模式进行数据连接，形成树型结构的网络通讯结构，在该树型结构中，每一级的父节点对其子节点的通信状态进行维护，并且记录所有子节点的设备状态(包括上行数据通行实时速率、下行数据通行实时速率、子节点的路由表、最大数据通信压力阀值、wifi测距等)。根据设备状态综合判断链路压力的状态与数据的流向，决定是否采用蓝牙链路来将预设组网链路补入树型结构形成数据链路星型结构，以通过数据链路星型结构进行内部数据传输。

图1是根据本发明实施例的一种可选的通讯系统的控制方法的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长。

其中，当前正处于工作状态的各节点可以包括：子节点与子节点、根节点与子节点。

步骤S104，若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯。

第一通讯方式可以为lora通讯，即在通信数据量少时，采用lora进行数据通信，由于Lora通讯距离可达十公里，所以不需要处理链路连接问题，在采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通信时包括：1、主根节点广播通信链路饱和消息；若存在节点通信请求，向主根节点请求开启第一通讯方式，并将待通讯节点的节点标识上报给主根节点；处理第一通讯方式的数据接收状态；主根节点发送命令至被通讯节点，使得其连接到第一通讯方式下；建立双向节点连接，完成待通信的多个节点之间的数据通信。

步骤S106，若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯。

本实施例中，第一预设阈值和预设时间阈值，可以根据各地区、城市、工厂等环境的网络延迟，自行设置相应的阈值。

可选的，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯的步骤，包括：在接收到通信请求节点发送的通信请求包后，测量通信请求节点与另一通信节点之间的距离值，其中，通信请求节点与另一通信节点属于待通信的两个节点；基于距离值，判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内；若待通信的两个节点在通信覆盖范围内，向通信请求节点发送可通信应答消息；采用第二通讯方式建立待通信的两个节点之间的第一通讯链接链路；在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭两个节点之间的第一通讯链接链路。

第二通讯方式可以是指蓝牙BLE协议完成的通讯链路对应的通信方式，在数据量小，链接时间长，采用蓝牙BLE协议进行数据传输，但是实际情况下BLE传输距离有限，所以需要先进行距离估算测量，再进行链路连接，实际情况分为以下两种：双方节点在通信覆盖范围内和双方节点不在通信覆盖范围内。

若双方节点在通信覆盖范围内，包括：

1、通信请求节点发送通信请求到根节点(或者周围其它转发节点)，并且附带另一通信节点(即被通信子节点)的节点信息；

2、根节点通过WiFi测距判断双方节点距离信息，若确定双方节点在通信覆盖范围内，返回可通信应答消息；

3、双方节点开始建立连接，并且完成数据通信；

4、通信完成后关闭BLE链路连接(指示上述的第一通讯链路连接)。

本实施例中，在判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内之后，还包括：若待通信的两个节点不在通信覆盖范围内，查找待通信的两个节点之间的其它中间节点；计算由通信请求节点至其它中间节点之间的距离值，得到第一距离值集合；计算由另一通信节点至其它中间节点之间的距离值，得到第二距离值集合；基于第一距离值集合和第二距离值集合，确定距离值最短的通讯线路，其中，通讯线路中包括：通信请求节点、另一通信节点以及至少一个其它中间节点；采用第二通讯协议控制通讯线路上各节点建立第二通讯链接链路；在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭第二通讯链接链路。

本实施例中，其它中间节点可以是指：在通信双方节点不在通信覆盖范围内，需要借助的其它中间转发节点，该其它中间节点用于转发通信信息，该其它中间节点可以通过通信系统的根节点查询到，也可以通过系统控制端查询到。

若双方节点不在通信覆盖范围，实施步骤如下：

1、通信请求节点发送通信请求到根节点(或者周围其它转发节点)，并且附带另一通信节点(即被通信子节点)的节点信息；

2、根节点通过WiFi测距信息进行数据整合，从而最终得出与通信节点最近的其它中间节点，并且通知各节点进行链路连接和数据通信；

3、被通知的双方子节点建立BLE链路连接，需通信的节点与最近的其它中间节点进行内部WiFi Mesh数据通信，再中断到BLE进行数据通信。

4、通信完成后关闭BLE链路连接(指示上述的第二通讯链接链路)。

步骤S108，若通信数据量大于等于第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。

第三通讯方式可以理解为BLE链路自组网模式对应的通讯方式。当多个子节点进行相互通信时，子节点需要进行Ble链路自组网模式。如果需要通信的子节点都在信号覆盖范围内，根节点只需要让这些子节点建立BLE链路连接，否则则需要借助中间BLE设备建立连接。

可选的，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯的步骤，包括：获取链路通信状态和通信设备状态，其中，链路通信状态用于指示当前链路结构中的父节点对于子节点的通信维护状态，通信设备状态用于指示每级子节点的设备状态；基于链路通信状态和通信设备状态，判断当前链路的通信压力比值是否大于通信压力阈值；若当前链路的通信压力比值大于通信压力阈值，则采用第三通讯协议(例如，BLE链路自组网协议)控制待通信的多个节点进行自组网操作。

通信压力比值，是指当前通信压力值占最大通信压力值的比值。

可选的，通信设备状态包括下述至少之一：上行数据通行速率、下行数据通行速率、子节点的通信路由表、预设压力参数阈值、通信双方的子节点之间的节点距离。

本实施例中，控制待通信的多个节点进行自组网操作的步骤，包括：测量待通信的多个节点是否都处于通信覆盖范围内；若待通信的多个节点都处于通信覆盖范围内，采用第三通讯方式建立待通信的多个节点之间的通信链路连接；若待通信的多个节点中有至少一个节点未处于通信覆盖范围内，控制中间通信节点检测与待通信的各个节点之间进行通信的信号强度；基于信号强度，控制中间通信节点采用第三通讯方式建立待通信的各个节点之间的通讯连接通道，得到自组网链路；采用自组网链路完成待通信的多个节点之间的数据通信。

当多个子节点进行相互通信时，子节点需要进行Ble链路自组网模式。如果需要通信的子节点都在信号覆盖范围内，根节点只需要让这些子节点建立BLE链路连接，否则，则需要借助中间BLE设备(即上述的中间通信节点)建立连接。BLE自组网建立步骤如下：

1、BLE设备同时开启广播通道来进行“实时信号强度RSSI”与连接通道。

2、BLE设备根据预设定的RSSI阀值进行首次BLE连接，并且发送连接请求，如果确认则连接，否则断开，尝试下一次连接。

3、自组网成功后进行内部数据传输。

通过上述步骤，可以获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若通信数据量大于等于第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。在该实施例中，可以根据不同的通信数据量和不同的通讯压力(通信链接时长反馈通信压力)，采用不同的通讯方式实现各节点之间的通信，在不影响数据传输的情况下大大提升了数据通信的效率，降低数据传输过程中的丢包率，且降低了根节点的数据通讯压力，并且降低了网络数据传输所带来的功耗，从而解决相关技术中单一的通信方式构建的通讯网络，容易导致数据传输时延增加，丢包率增大的技术问题。

本发明实施例可以应用于中各种以WiFi Mesh树型架构的通信设备中，也可以应用于可支持多协议自组网的通信设备或者通信系统中，例如，设备需进行WiFi Mesh自组网，并且具备蓝牙BLE协议能力。

本发明实施例中，在链路结构上的所有子节点采用心跳机制来维持链路的连接状态，主根节点根据心跳机制来判断各子节点的数据拥堵情况，心跳包至少包括：数据链路的上行数据运行速率、下行数据运行速率、子节点连接数。当主根节点处于数据通信压力饱和时，主根节点会实时广播链路状态，当子节点判断数据通信压力过大，并且父节点处理堵塞状态时，子节点发送数据到主根节点，使通讯系统待通信节点自行进行组网，例如，使用WiFi Mesh与蓝牙BLE自组网形成数据链路星型结构、三角形结构、三方通信结构等，以分摊数据通讯压力，提高数据通讯效率。

例如，在通讯压力较大时，通过蓝牙BLE链路实现星型连接状态，并且使数据传输的节点启动BLE设备广播连接信息，根据RSSI值与链路属性进行BLE自组网，从而完成数据传输。在系统通信压力过大时，启动另一条通路完成内部数据传输，从而使系统达到数据负载均衡，提高链路的通信压力与纠错能力。

作为本实施例可选的实施方式，控制方法还包括：若通信数据量大于等于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，确定主根节点状态处于饱和状态，通过主根节点启动备份根节点；控制主根节点与备份根节点进行双向节点通讯。

如果数据量较大且链接时间长，则需要备份根节点，原节点进行链路切换，形成局部区域；如果数据量较小且链接时间短，则需要采用远距离无线电链路进行数据传输，例如，采用lora进行数据传输；如果数据量较小且链接时间长，则需要采用蓝牙链路进行数据传输，例如，采用蓝牙Ble进行数据传输。

通讯系统内置了一个备份根节点，实现节点区域化管理，并且实现数据链路的负载均衡与动态链路管理。备份根节点与主根节点处于连接状态，并且设置为叶子节点状态，当系统出现通信压力饱和时，可启动备份根节点，承载部份通讯压力。本系统采用备份根节点无缝切换方案，当原有链路正在进行数据传输时，采用蓝牙BLE连接来维持原有的数据传输，启动双方Ble链接，采用Ble进行数据传输，同时采用新的Mesh网络进行数据传输，备份根节点启动完成，并且完成组网并且形成新的区域后，断开BLE链路。

在本发明实施例中，如果主根节点上报通讯压力大，主根节点性能达到通讯峰值时，也可以启动备份根节点，内部节点压力大的无缝切换链路，并且继续上报数据。

可选的，在向通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令之后，控制方法还包括：获取通讯节点发送的区域通信请求；基于区域通信请求，向备份根节点发送区域组网的基站信息和通信设备信息，以构建通讯路由表；启动预设蓝牙协议进行链路切换。

本实施例中，目标通讯节点集合可以包括：需要进行通信的多个子节点。

在采用备份根节点无缝切换时，上述启动预设蓝牙协议进行链路切换的步骤包括：当原有链路正在进行数据传输时，采用蓝牙BLE连接来维持原有的数据传输，备份根节点启动后，完成组网并且形成新的区域；断开蓝牙BLE链路。

本发明实施例中，在进行链路切换后，通过备份根节点为主导，实现区域组网，备份根节点与主根节点一直处于通讯状态，但主根节点状态处于饱和阶段时，向备份根节点请求实现双向根节点工作，并且由BLE进行过滤数据链接，备份根节点连接到主根节点下的树型结构节点。

图2是根据本发明实施例的一种可选的实现备份根节点切换的示意图，如图2所示，在主根节点状态处于饱和阶段时，备份根节点链接到主根节点下的子节点链路，实现子节点通讯工作处理，从而降低主根节点所在的通讯网络的通讯压力。

上述采用远距离无线电链路进行数据传输，可以包括：在当前节点需要与另一个通讯对象节点进行数据通信，且数据量少时，采用Lora进行数据通信，通过向主根节点请求开启Lora链路，并且将当前节点的节点标识上报给主根节点，主根节点发送通信链接命令至对应的通信请求节点，使其两个节点完成通讯链接，且使用Lora通讯服务，双向子节点完成链接后，完成内部数据传输；Lora通讯距离可达较远距离(如十公里左右)，不需要处理链路连接问题。

对于上述采用蓝牙链路进行数据传输的情况，是指在数据量小、且链接时间长时，采用蓝牙BLE协议进行数据传输，但是实际情况下BLE传输距离有限，所以需要先进行距离估算测量，再进行链路连接。采用蓝牙链路进行数据传输分为两种，第一种，通讯双方子节点都在通信覆盖范围内；第二种，通讯双方子节点不再通信覆盖范围内。下面分别对这两种情况进行详细说明。

第一种，通讯双方节点都在通信覆盖范围内。本实施例中，待通信的两个节点，一个是发送通信请求包的通信请求节点，一个是被动接收通信请求包的另一通信节点。

本发明实施例中，对于通讯双方节点都在通信覆盖范围内，当前节点发送通信请求到根节点，并且附带被通信请求节点的节点信息，然后主根节点可通过WiFi测距判断双方节点之间的节点距离信息，并且返回可通信应答，双方节点开始建立连接，并且完成数据通信，通信完成后关闭蓝牙链路连接。

第二种，两个待通信节点不在通信覆盖范围内。本发明实施例中，对于通讯双方节点不在通信覆盖范围内，当前节点发送通信请求到主根节点，并且附带通信请求节点(或者为被通信子节点)的节点信息，主根节点可以通过WiFi测距信息进行数据整合，从而最终得出与通信请求节点最近的中间节点，并且通知各节点(包括通讯双方节点、其它中间节点)进行数据通信，通信请求节点建立蓝牙链路连接，需通信的通信请求节点与最近的中间节点进行内部WiFi Mesh数据通信，再中断到蓝牙BLE进行数据通信，通信完成后关闭蓝牙BLE链路连接。

通过上述实施例，可以针对WiFi Mesh数据传输中出现的数据传输容易出现延迟的问题做出针对性的解决方案，采用蓝牙BLE或者lora数据传输与传统的WiFi Mesh数据传输相融合的方法来实现简单的数据网状结构，降低了系统内部通信压力与数据传输时延。

在系统通行压力过大时，启动另一条通路完成内部数据传输，从而使系统达到数据负载均衡，提高链路的通信压力与纠错能力。

并且在本发明实施例中，为通讯网络预置一个备份根节点，用于组织形成新的网络，并且完成内部数据传输，减轻系统压力，并且可以降低系统由于层级链路过长而导致数据丢包率增加的概率，在不影响数据通信的前提下可降低了数据传输的时延与数据通行的压力，提高了系统的稳定性。

下面结合另一种可选的实施例来说明本发明。

实施例二

本发明实施例提供了一种通讯系统的控制装置，该控制装置中包含的多个执行单元对应于上述实施例一中的各个实施步骤。

图3是根据本发明实施例的一种可选的通讯系统的控制装置的示意图，通讯系统至少包括：主根节点和多个子节点，主根节点用于与外部设备进行数据传输，如图3所示，该控制装置包括：获取单元31，第一控制单元33，第二控制单元35，第三控制单元37，其中，

获取单元31，用于获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；

第一控制单元33，用于在通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；

第二控制单元35，用于在通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；

第三控制单元37，用于在通信数据量大于等于第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。

通讯系统的控制装置，可以通过获取单元31获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长，通过第一控制单元33在通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯，通过第二控制单元35在通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯，通过第三控制单元37在通信数据量大于等于第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。在该实施例中，可以根据不同的通信数据量和不同的通讯压力(通信链接时长反馈通信压力)，采用不同的通讯方式实现各节点之间的通信，在不影响数据传输的情况下大大提升了数据通信的效率，降低数据传输过程中的丢包率，且降低了根节点的数据通讯压力，并且降低了网络数据传输所带来的功耗，从而解决相关技术中单一的通信方式构建的通讯网络，容易导致数据传输时延增加，丢包率增大的技术问题。

可选的，第二控制单元包括：第一测量模块，用于在接收到通信请求节点发送的通信请求包后，测量通信请求节点与另一通信节点之间的距离值，其中，通信请求节点与另一通信节点属于待通信的两个节点；第一判断模块，用于基于距离值，判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内；第一发送模块，用于在待通信的两个节点在通信覆盖范围内，向通信请求节点发送可通信应答消息；第一建立模块，用于采用建立待通信的两个节点之间的第一通讯链接链路；第一关闭模块，用于在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭两个节点之间的第一通讯链接链路。

可选的，通讯系统的控制装置还包括：第一查找单元，用于在判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内之后，若待通信的两个节点不在通信覆盖范围内，查找待通信的两个节点之间的其它中间节点；第一计算单元，用于计算由通信请求节点至其它中间节点之间的距离值，得到第一距离值集合；第二计算单元，用于计算由另一通信节点至其它中间节点之间的距离值，得到第二距离值集合；第一确定单元，用于基于第一距离值集合和第二距离值集合，确定距离值最短的通讯线路，其中，通讯线路中包括：通信请求节点、另一通信节点以及至少一个其它中间节点；第一控制单元，用于控制通讯线路上各节点建立第二通讯链接链路；第二关闭模块，用于在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭第二通讯链接链路。

可选的，第三控制单元包括：第一获取模块，用于获取链路通信状态和通信设备状态，其中，链路通信状态用于指示当前链路结构中的父节点对于子节点的通信维护状态，通信设备状态用于指示每级子节点的设备状态；第二判断模块，用于基于链路通信状态和通信设备状态，判断当前链路的通信压力比值是否大于通信压力阈值；第一控制模块，用于在当前链路的通信压力比值大于通信压力阈值，则控制待通信的多个节点进行自组网操作。

可选的，第一控制模块包括：第一测量子模块，用于测量待通信的多个节点是否都处于通信覆盖范围内；第一建立子模块，用于在待通信的多个节点都处于通信覆盖范围内，采用第三通讯方式建立待通信的多个节点之间的通信链路连接；第一控制子模块，用于待通信的多个节点未处于通信覆盖范围内，控制中间通信节点检测与待通信的各个节点之间进行通信的信号强度；第二控制子模块，用于基于信号强度，控制中间通信节点建立待通信的各个节点之间的通讯连接通道，得到自组网链路；第一工作子模块，用于采用自组网链路完成待通信的多个节点之间的数据通信。

可选地，控制装置还包括：启动单元，用于在通信数据量大于等于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，确定主根节点状态处于饱和状态，通过主根节点启动备份根节点；第四控制单元，用于控制主根节点与备份根节点进行双向节点通讯。

可选地，控制装置还包括：下发单元，用于在控制主根节点与备份根节点进行双向节点通讯之后，向通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令，其中，根节点切换指令用于将目标通讯节点集合中的所有通讯节点切换至备份根节点。

可选地，控制装置还包括：第二获取模块，用于在向通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令之后，获取通讯节点发送的区域通信请求；构建单元，用于基于区域通信请求，向备份根节点发送区域组网的基站信息和通信设备信息，以构建通讯路由表；启动模块，用于启动预设蓝牙协议进行链路切换。

上述的通讯系统的控制装置还可以包括处理器和存储器，上述获取单元31，第一控制单元33，第二控制单元35，第三控制单元37等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。

上述处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来采用不同的通信方式实现各节点之间的快速通信。

上述存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种通讯系统，包括：处理器；以及存储器，用于存储处理器的可执行指令；其中，处理器配置为经由执行可执行指令来执行上述任意一项的通讯系统的控制方法。

本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行初始化有如下方法步骤的程序：获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；若通信数据量大于等于第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯。

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。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元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全部或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(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种通讯系统的控制方法，其特征在于，实现多协议自组网络，所述控制方法包括：

获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；

若所述通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；

若所述通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；

若所述通信数据量大于等于所述第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯，其中，所述第三通讯方式是以BLE链路自组网模式对应的通讯方式，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯的步骤，包括：获取链路通信状态和通信设备状态，其中，所述链路通信状态用于指示当前链路结构中的父节点对于子节点的通信维护状态，所述通信设备状态用于指示每级子节点的设备状态；基于所述链路通信状态和通信设备状态，判断当前链路的通信压力比值是否大于通信压力阈值；若当前链路的通信压力比值大于通信压力阈值，则控制待通信的多个节点进行自组网操作。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯的步骤，包括：

在接收到通信请求节点发送的通信请求包后，测量所述通信请求节点与另一通信节点之间的距离值，其中，所述通信请求节点与所述另一通信节点属于待通信的两个节点；

基于所述距离值，判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内；

若待通信的两个节点在通信覆盖范围内，向所述通信请求节点发送可通信应答消息；

建立待通信的两个节点之间的第一通讯链接链路；

在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭两个节点之间的第一通讯链接链路。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在判断待通信的两个节点是否在通信覆盖范围内之后，还包括：

若待通信的两个节点不在通信覆盖范围内，查找待通信的两个节点之间的其它中间节点；

计算由所述通信请求节点至所述其它中间节点之间的距离值，得到第一距离值集合；

计算由所述另一通信节点至所述其它中间节点之间的距离值，得到第二距离值集合；

基于所述第一距离值集合和所述第二距离值集合，确定距离值最短的通讯线路，其中，所述通讯线路中包括：所述通信请求节点、所述另一通信节点以及至少一个所述其它中间节点；

控制所述通讯线路上各节点建立第二通讯链接链路；

在待通信的两个节点完成数据通信后，关闭所述第二通讯链接链路。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制待通信的多个节点进行自组网操作的步骤，包括：

测量待通信的多个节点是否都处于通信覆盖范围内；

若待通信的多个节点都处于通信覆盖范围内，建立待通信的多个节点之间的通信链路连接；

若待通信的多个节点中有至少一个节点未处于通信覆盖范围内，控制中间通信节点检测与待通信的各个节点之间进行通信的信号强度；

基于所述信号强度，控制中间通信节点建立待通信的各个节点之间的通讯连接通道，得到自组网链路；

采用自组网链路完成待通信的多个节点之间的数据通信。

5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

若所述通信数据量大于等于所述第一预设阈值，且所述通讯链接时长大于预设时间阈值，确定主根节点状态处于饱和状态，通过主根节点启动备份根节点；

控制主根节点与所述备份根节点进行双向节点通讯。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，在控制主根节点与所述备份根节点进行双向节点通讯之后，所述控制方法还包括：

向所述通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令，其中，所述根节点切换指令用于将目标通讯节点集合中的所有通讯节点切换至所述备份根节点。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在向所述通讯系统中的目标通讯节点集合下发根节点切换指令之后，所述控制方法还包括：

获取通讯节点发送的区域通信请求；

基于所述区域通信请求，向备份根节点发送区域组网的基站信息和通信设备信息，以构建通讯路由表；

启动预设蓝牙协议进行链路切换。

8.一种通讯系统的控制装置，其特征在于，实现多协议自组网络，所述控制装置包括：

获取单元，用于获取通讯系统中当前正处于工作状态的各节点需处理的通信数据量和通讯链接时长；

第一控制单元，用于在所述通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长小于等于预设时间阈值，采用第一通讯方式实现每两个节点之间的通讯；

第二控制单元，用于在所述通信数据量小于第一预设阈值，且通讯链接时长大于预设时间阈值，采用第二通讯方式实现每两个节点之间的通讯；

第三控制单元，用于在所述通信数据量大于等于所述第一预设阈值，采用第三通讯方式实现至少三节点之间的相互通讯，其中，所述第三通讯方式是以BLE链路自组网模式对应的通讯方式，所述第三控制单元包括：第一获取模块，用于获取链路通信状态和通信设备状态，其中，所述链路通信状态用于指示当前链路结构中的父节点对于子节点的通信维护状态，所述通信设备状态用于指示每级子节点的设备状态；第二判断模块，用于基于所述链路通信状态和通信设备状态，判断当前链路的通信压力比值是否大于通信压力阈值；第一控制模块，用于在当前链路的通信压力比值大于通信压力阈值，则控制待通信的多个节点进行自组网操作。

9.一种通讯系统，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，用于存储所述处理器的可执行指令；

其中，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行权利要求1至7中任意一项所述的通讯系统的控制方法。

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