CN114979826A

CN114979826A - 多模通信设备的功耗控制方法、系统、设备和芯片

Info

Publication number: CN114979826A
Application number: CN202210530223.3A
Authority: CN
Inventors: 王贤辉; 李铮; 王鹏; 代洪光; 郝伟琦; 陈奎熹
Original assignee: Beijing Smartchip Microelectronics Technology Co Ltd; Beijing Smartchip Semiconductor Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Smartchip Microelectronics Technology Co Ltd; Beijing Smartchip Semiconductor Technology Co Ltd
Priority date: 2022-05-16
Filing date: 2022-05-16
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2042-05-16
Also published as: CN114979826B

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开一种多模通信设备的功耗控制方法、系统、设备和芯片。所述方法包括：获取组网路由信息，其中组网路由信息包括起始节点到目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，路由信息包括第一节点与第二节点之间的每个通信模式集合中的最优通信模式，每个通信模式集合中的通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容；以及根据路由信息及功耗控制策略，在起始节点到目标节点之间进行通信，其中，功耗控制策略与多个通信模式要传输的数据帧的优先级相关联，由此，本发明可根据数据帧的优先级实施相应的功耗控制策略，从而可充分利用多种通信模式之间的配合，最大化的利用信道资源。

Description

多模通信设备的功耗控制方法、系统、设备和芯片

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种多模通信设备的功耗控制方法、系统、设备和芯片。

背景技术

多模通信设备存在多种通信模式同时发送的情况，这可能导致产生很大的瞬态功耗，然而受电能表、采集终端等电力设备的电源供电能力和系统功耗的限制，通信瞬态功耗太大将导致设备供电不足，出现复位、死机、黑屏等异常现象。现有的功耗控制方法具体为：通过时隙错开多种通信模式，同一时刻只允许一个模式进行发送。由于这种功耗控制方法未考虑待传输数据的优先级，需要传输优先级高的数据的模式可能反而被延迟，故其大大降低了多模通信模式的利用效率，也未充分利用多种通信模式之间的配合，即未最大化地利用信道资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种多模通信设备的功耗控制方法、系统、设备和芯片，其可根据数据帧的优先级实施相应的功耗控制策略，从而可充分利用多种通信模式之间的配合来更好地适用外部功耗限制场景。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种多模通信设备的功耗控制方法，所述功耗控制方法包括：获取组网路由信息，其中，所述组网路由信息包括通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息包括所述第一节点与所述第二节点之间的多个通信模式集合中的每个通信模式集合中的最优通信模式，所述每个通信模式集合中的通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容；以及根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信，其中，所述功耗控制策略与所述多个通信模式要传输的数据帧的优先级相关联。

优选地，所述根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信包括：根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，其中，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信包括：分别对所述路由信息中的每个通信模式集合中的最优通信模式进行时隙分配，以从所述多个通信模式集合中的每个通信模式集合中最多选择一个最优通信模式，得到多个最优通信模式，所述多个最优通信模式在通信过程中的同一时刻被采用；根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式；检查所述当前时刻下的多个最优通信模式中的每个最优通信模式要传输的数据帧的优先级；确定优先级排名前N位的数据帧所对应的前N个最优通信模式的初始功耗之和为第一总功耗及优先级排名前N+1位的数据帧所对应的N+1个最优通信模式的初始功耗之和为第二总功耗；以及在所述第一总功耗小于或等于功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，在所述当前时刻下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

优选地，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还包括：通过调整优先级排名第N+1位的数据帧所对应的第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的初始功耗降至第一功耗；确定所述第一总功耗与所述第一功耗之和；以及在所述第一总功耗与所述第一功耗之和小于或等于所述功耗阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗及所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

优选地，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还包括：在所述第一总功耗与所述第一功耗之和大于所述功耗阈值的情况下，继续通过调整所述第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的第一功耗降至第二功耗；确定所述第一总功耗与所述第二功耗之和；以及在所述第一总功耗与所述第二功耗之和大于所述功耗阈值且所述第二功耗为所述第N+1个最优通信模式的最低功耗的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第N+1个最优通信模式及其他最优通信模式的开始时间，其中，所述其他最优通信模式要传输的数据帧的优先级低于所述第N+1个最优通信模式要传输的数据帧的优先级。

优选地，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还包括：根据所述第N+1个最优通信模式的功耗与在所述当前时刻之前的第二预设时间内的通信成功率之间的对应关系，确定采用所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗或所述第二功耗传输数据帧的通信成功率；以及在采用所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗或所述第二功耗传输数据帧的通信成功率小于成功率阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第N+1个最优通信模式及其他最优通信模式的开始时间，其中，所述其他最优通信模式要传输的数据帧的优先级低于所述第N+1个最优通信模式要传输的数据帧的优先级。

优选地，所述通信参数包括：发射功率电平和/或调制模式。

通过上述技术方案，本发明创造性地获取组网路由信息，并根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信，其中，所述功耗控制策略与所述多个通信模式要传输的数据帧的优先级相关联。由此，本发明可根据数据帧的优先级实施相应的功耗控制策略，从而可充分利用多种通信模式之间的配合，最大化的利用信道资源。

本发明第二方面提供一种多模通信设备的功耗控制系统，所述功耗控制系统包括：路由获取装置，用于获取组网路由信息，其中，所述组网路由信息包括通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息包括所述第一节点与所述第二节点之间的多个通信模式集合中的每个通信模式集合中的最优通信模式，所述每个通信模式集合中的通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容；以及通信装置，用于根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信，其中，所述功耗控制策略与所述多个通信模式要传输的数据帧的优先级相关联。

优选地，所述通信装置用于根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信包括：根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，其中，所述通信装置包括：时隙分配模块，用于分别对所述路由信息中的每个通信模式集合中的最优通信模式进行时隙分配，以从所述多个通信模式集合中的每个通信模式集合中最多选择一个最优通信模式，得到多个最优通信模式，所述多个最优通信模式在通信过程中的同一时刻被采用；多模式确定模块，用于根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式；检查模块，用于检查所述当前时刻下的多个最优通信模式中的每个最优通信模式要传输的数据帧的优先级；功耗确定模块，用于确定优先级排名前N位的数据帧所对应的前N个最优通信模式的初始功耗之和为第一总功耗及优先级排名前N+1位的数据帧所对应的N+1个最优通信模式的初始功耗之和为第二总功耗；以及通信模块，用于在所述第一总功耗小于或等于功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，在所述当前时刻下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

优选地，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述通信装置还包括：调整模块，用于通过调整优先级排名第N+1位的数据帧所对应的第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的初始功耗降至第一功耗；确定所述第一总功耗与所述第一功耗之和；以及在所述第一总功耗与所述第一功耗之和小于或等于所述功耗阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗及所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

有关本发明实施例提供的多模通信设备的组网系统的具体细节及益处可参阅上述针对多模通信设备的组网方法的描述，于此不再赘述。

本发明第三方面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计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的多模通信设备的功耗控制方法。

本发明第四方面提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述指令，并执行所述指令以实现所述的多模通信设备的功耗控制方法。

本发明第五方面提供一种芯片，用于执行指令，该指令被所述芯片执行时实现所述的多模通信设备的功耗控制方法。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明一实施例提供的组网方法的流程图；

图2A、图2B与图2C分别是本发明一实施例提供的共用/不共用/不共用时钟系统的示意图；

图3是本发明一实施例提供的组网发现阶段的示意图；

图4是本发明一实施例提供的时钟信标广播和补偿校准同步机制的示意图；

图5是本发明一实施例提供的通信模式协商阶段的示意图；

图6是本发明一实施例提供的组网过程的示意图；

图7是本发明一实施例提供的时隙分配的示意图；

图8A与图8B是本发明一实施例提供的功耗控制策略的示意图；

图9A是本发明一实施例提供的数据过滤的示意图；

图9B是本发明一实施例提供的数据组合的示意图；

图10是本发明一实施例提供的多模通信设备的通信方法的流程图；

图11是本发明一实施例提供的根据业务的需求类型选择不同的通信策略的示意图；

图12是本发明一实施例提供的多模通信设备的通信方法/功耗控制方法的流程图；以及

图13是本发明一实施例提供的采用功耗控制策略在第一节点与第二节点之间进行通信的过程的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在介绍本发明的各个实施例之前，先对本发明中涉及的节点进行简要介绍。

根节点可为一个台区融合终端(例如，集中器CCO)。入网节点、待入网节点、通信起始节点、通信目标节点、第一节点、第二节点均可为采集终端(即，多模通信设备)，且所述采集终端可与所述根节点进行通信。具体地，所述采集终端可为安装有多模通信模块的电能表、分支开关、配网设备及传感器等。

图1是本发明一实施例提供的多模通信设备的组网方法的流程图。如图1所示，所述组网方法可包括以下步骤S101-S103。

步骤S101，由入网节点和待入网节点通过组网发现过程，确定关于所述入网节点与所述待入网节点之间的可用通信模式的应答信息。

其中，所述可用通信模式包括多个通信模式集合中的通信模式，以及每个通信模式集合中的通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容。

具体地，入网节点与待入网节点之间的可用通信模式可包括多个通信模式。例如，所述多个通信模式可包括高速电力线载波通信模式、高速微功率无线通信模式(OFDM)、低速微功率无线通信模式(GFSK)、窄带载波通信模式、蓝牙(BLE)等。此外，所述多个通信模式也可以包括同一通信模式的不同频段，例如，高速电力线载波通信的频段0、频段1、频段2、频段3；或者高速微功率无线通信模式(OFDM)与低速微功率无线通信模式(GFSK)等。

在本实施例中，为了最大化地利用多个模式资源，可对上述多个通信模式进行分组，以将存在相互干扰的模式(例如，高速电力线载波通信的不同频段之间存在冲突和干扰、或者高速微功率无线与低速微功率无线之间存在冲突和干扰)分到同一模式集合中。由此，可将所述可用通信模式分成若干个集合R1-Rm：R1＝{M₁₁，M₁₂，……M_1i}，R2＝{M₂₁，M₂₂，……M_2j}，Rm＝{M₃₁，M₃₂，……M_3k}。通过上述对多种模式进行分组的方式，可在时间上对多种模式进行合理分配，以充分利用多种模式进行通信，从而提高通信质量。

上述R1可为高速电力线载波通信模式集合(其可具体包括：M₁₁-频段0、M₁₂-频段1、M₁₃-频段2、M₁₄-频段3)；R2为窄带载波通信模式集合(其可包括M₂₁-窄带载波通信模式)；R3为微功率无线通信模式集合(其可具体包括：M₃₁-高速微功率无线通信模式，M₃₂-低速微功率无线通信模式等)。以上每个模式集合内，不同通信模式彼此不兼容(即同时只能有一种模式处于发送或接收状态)，例如，R1中的高速电力线载波通信的频段0-3，同时只能有一个频段进行发送或接收(即，通信)。而不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容(即不同集合之间相互不影响)，例如，同时可用R1中的M₁₁-频段0、R2中的M₂₁-窄带载波通信模式与R3中的M₃₁-高速微功率无线通信模式进行发送或接收(即，通信)。

通过上述对存在冲突和干扰的通信模式分组，避免通信过程中的干扰和冲突，可以实现窄带电力线载波、高速电力线载波、高速无线、低速无线等多种通信方式的兼容通信。

其中，所述待入网节点可为所述入网节点的下一层节点。例如，在入网节点为第1层节点的情况下，所述待入网节点为第2层节点。

其中，所述应答信息可包括：所述待入网节点的地址与表征所述通信模式的信道质量的特征参数。例如，所述特征参数可为信噪比或者信号衰减量。

在下述各个实施例中，各个节点(即采集终端)中的收发单元(例如，模式M₁₁-M_3k收发单元)可采用共用时钟系统(如图2A所示)或者不共用时钟系统(如图2B所示)。所述共用时钟系统由一个时钟源输出时钟信号分配到所述收发单元，以由每个收发单元通过同步计数进行同步；而所述不共用时钟系统可通过内部同步机制(例如同步脉冲)确保采集终端内部的各模式之间的时钟同步：每个收发单元有自己独立的时钟源，由模式M₁₁收发单元输出同步脉冲，M₁₂-M_3k等收发单元根据同步脉冲的间隔，对自己的时钟源进行校准，如图2B所示。当然，针对R1-Rm中的每个集合可设置独立的时钟源，如图2C所示。

对于步骤S101，所述确定关于所述入网节点与所述待入网节点之间的可用通信模式的应答信息可包括：由所述入网节点依次以所述每个通信模式集合中的通信模式广播组网信标帧；由所述待入网节点以第一预设周期依次切换所述每个通信模式集合中的一个通信模式，以执行所述组网信标帧的接收操作；以及由所述待入网节点将接收到所述组网信标帧的所述每个通信模式集合中的通信模式确定为所述可用通信模式中的特定通信模式，并向所述入网节点发送关于该特定通信模式的应答信息。也就是说，由所述每个通信模式集合中的特定通信模式组成所述入网节点与所述待入网节点之间的可用通信模式。

其中，所述组网信标帧可包括所述入网节点的层级信息。需要注意的是，在下述组网发现阶段，入网节点进行组网发现时，所述入网节点的同一层级或上一层级的节点不进行应答。

其中，所述第一预设周期可大于所述入网节点以所述每个通信模式集合中的各个模式广播所述组网信标帧的周期。

组网发现阶段主要包括由入网节点与待入网节点执行的以下过程。

以R1集合为例，入网节点(相当于主节点)以R1集合中的模式M₁₁-M_1i依次广播组网信标帧，如图3所示。其中，所述信标帧可带有待入网节点的层级信息。每个模式发送完广播组网信标帧后可留有等待接收信息的待入网节点(相当于从节点)应答的时间窗口。

并行地，入网节点从R2集合中的模式M₂₁-M_2j依次广播组网信标帧，其中所述信标帧也可带有所述待入网节点的层级信息。每个模式发送完广播组网信标帧后也可留有等待接收信息的待入网节点应答的时间窗口。依次类推，R1、R2、Rm各自独立以集合内通信模式广播。

所述待入网节点(即进行广播所述组网信标帧的入网节点的下一层节点)打开R1、R2、Rm各集合内独立的接收通道，进行广播接收。

以R1集合为例，所述待入网节点以第一预设周期依次在R1集合内切换各模式。如图3所示，当所述待入网节点中的节点1在某一模式(例如，模式M₁₁)收到组网信标帧时，立即采用载波侦听多路访问(CSMA)方式进行应答，应答帧可包含节点1的地址与该模式(例如，模式M₁₁)的信号衰减量的应答信息。相应地，所述入网节点记录所述节点1的特定通信模式(例如，模式M₁₁)和应答信息。所述待入网节点的第一预设周期(即模式切换周期)可大于所述入网节点广播所述组网信标帧的周期(即，所述入网节点从M₁₁-M_1i依次广播组网信标帧的遍历时间总和)，以保证在每个模式有足够的时间等待接收入网节点从M₁₁-M_1i依次广播组网信标帧。由此，所述入网节点记录所述节点1的特定通信模式(例如，模式M₁₁、M₁₂……M_1i)及其相应的应答信息。

并行地，所述待入网节点(例如节点1)依次在R2集合内各模式之间切换。依次类推，R1、R2、Rm各自独立以集合内通信模式等待接收。由此，所述入网节点记录所述节点1的所有特定通信模式(即可用通信模式)及其相应的应答信息。

因此，上述组网发现过程可指确定所述入网节点与所述待入网节点之间的可用通信模式及其相应应答信息的过程。

在一实施例中，所述待入网节点与所述入网节点可通过时钟信标广播与补偿校准机制实现时间同步。相应地，所述组网信标帧可包括所述待入网节点的层级信息与时间标记信息。

具体地，如图4所示，所述入网节点针对每一通信模式的发送和接收处理延时保持相对恒定，例如，标定通信模式M₁₁…M_1i的信标广播发送到相应节点的接收处理的时延记为D_M11…D_M1i。

例如，以根节点采用高稳定度的时钟如温补晶振作为基准，根节点作为入网节点以通信模式M₁₁广播带有时标T₀的数据帧，节点1接收信标的时间T₁＝T₀+D_M11，依此类推，节点1作为入网节点以通信模式M_1i广播带有时标T₁的数据帧，节点2接收信标的时刻T₂＝T₁+D_M1i。无论采用模式M₁₁…M_1i中哪一种通信模式，均进行相应的补偿校准，从而实现各节点之间的时间同步。即，所述多模通信设备的多个通信模式的物理层收发模块之间具有时间同步机制。

步骤S102，由所述入网节点和所述待入网节点通过组网协商过程，根据接收到的所述应答信息，将所述每个通信模式集合中的最优通信模式锁定为所述入网节点与所述待入网节点之间的握手信息。

其中，从所述多个通信模式集合中的每个通信模式集合中最多选择一个最优通信模式，得到多个最优通信模式，所述多个最优通信模式在通信过程中的同一时刻被采用。

针对所述每个通信模式集合，在通信过程中的同一时刻最多仅配置一个最优通信模式，由此，可从多个通信模式集合中选择多个最优通信模式(其可通过时隙分配的方式来实现)，以采用多模方式进行传输。例如，可从5个通信模式集合中分别选择一个最优通信模式，以得到5个最优通信模式；或者可从5个通信模式集合中的前4个通信模式集合中分别选择一个最优通信模式(即未从最后一个集合中选择最优通信模式)，以得到4个最优通信模式。具体地，对于任意相邻两层节点组成的节点组合，最多仅能采用同一通信模式集合中的一个最优通信模式进行通信，时分复用，否则，同一集合中的两个模式相互干扰。由此，可在时间上对多种模式进行合理分配，以充分利用多种模式进行通信，从而提高通信质量。

对于步骤S102，所述将所述每个通信模式集合中的最优通信模式锁定为所述入网节点与所述待入网节点之间的握手信息可包括：根据所述应答信息，由所述入网节点从所述每个通信模式集合中选择所述入网节点与所述待入网节点之间的所述最优通信模式，并且以所述最优通信模式广播通信模式协商帧，其中，所述通信模式协商帧包括所述每个通信模式集合中的所述最优通信模式及所述待入网节点的地址；以及由所述待入网节点接收所述通信模式协商帧，在所述待入网节点的实际地址与所述通信模式协商帧中的所述待入网节点的地址匹配的情况下，将所述通信模式协商帧中的所述每个通信模式集合中的所述最优通信模式锁定为所述入网节点与所述待入网节点之间的握手信息，并且将所述握手信息反馈至所述入网节点。

更为具体地，所述由所述待入网节点接收所述通信模式协商帧可包括：由所述待入网节点以第二预设周期依次切换所述每个通信模式集合中的一个通信模式，以执行所述通信模式协商帧的接收操作。相应地，所述将所述通信模式协商帧中的所述每个通信模式集合中的所述最优通信模式锁定为所述入网节点与所述待入网节点之间的握手信息可包括：在以所述最优通信模式接收到所述通信模式协商帧的次数满足预设次数且所述实际地址的匹配次数满足所述预设次数的情况下，由所述待入网节点将所述最优通信模式锁定为所述握手信息。并且，可以所述最优通信模式将所述握手信息反馈至所述入网节点。

通信模式协商阶段主要包括由入网节点与待入网节点执行的以下过程。

根据接收到的应答信息，入网节点从R1-Rm集合中的每个模式集合内选择其和所述待入网节点之间的信道质量最优的通信模式。

以R1集合为例，所述入网节点根据所述应答信息中的可用通信模式的信号衰减量，确定其和所述待入网节点之间的信道质量最优的通信模式(例如，图5所示的模式M_1o)。并且，所述入网节点通过最优的通信模式M_1o广播通信模式协商帧，其中，所述通信模式协商帧可包括最优的通信模式M_1o及所述待入网节点的地址(由此，只有具有相应地址的待入网节点才可接收到该通信模式协商帧)。

相应地，所有待入网节点以第二预设周期轮流切换R1集合中的各个模式，接收到所述通信模式协商帧，只有某待入网节点的实际地址与所述协商帧所包括的待入网节点的地址匹配时，才可以能执行下述的模式锁定步骤。一旦某待入网节点(例如，节点1)接收到所述入网节点发送的通信模式协商帧一次或者数次(例如图5所示的两次)，且实际地址均匹配，则节点1锁定在该通信模式M_1o进行握手，即将所述通信模式M_1o作为所述入网节点与所述节点1之间的握手信息，由此，入网节点和所述节点1之间完成通信模式协商。

以此类推，R2-Rm并行地进行通信模式协商。

因此，上述组网协商过程可指确定所述入网节点与所述待入网节点之间的握手信息(即锁定各个通信模式集合中的最优通信模式)的过程。

通过步骤S101-S102可确定任意相邻两层节点之间的可用于通信的每个通信集合中的最优通信模式，并且所述最优通信模式是可以根据实际信道的变化进行切换的。例如，可以定期监测每个所使用的通信模式的通信质量，若通信质量低于预设阈值，切换该通信模式，有效保障通信的质量。

步骤S103，由所述入网节点通过路由建立过程，根据所述握手信息将所述入网节点与所述待入网节点之间的路由信息上报至根节点，以供所述根节点更新组网路由信息。

对于步骤S103，所述根据所述握手信息将所述入网节点与所述待入网节点之间的路由信息上报至根节点可包括：根据所述握手信息，由所述入网节点建立所述入网节点与所述待入网节点之间的路由信息；以及由所述入网节点将所述路由信息上报至所述根节点。

组网路由建立主要包括由入网节点与待入网节点执行的以下过程。

入网节点按照所述握手信息，发起下一层级路由建立，由此，下一层级的待入网节点入网，所建立的所述入网节点与所述待入网节点之间的路由信息包含最优通信模式信息。所述入网节点将建立的路由信息上报给根节点，以由所述根节点更新组网路由信息(即，更新表1所示的路由信息表)。

因此，上述路由建立过程可指建立所述入网节点与所述待入网节点之间的路由信息的过程。

在一实施例中，所述组网方法还可包括：响应于所述根节点更新并发送所述组网路由信息，由所述入网节点与所述待入网节点接收并存储所述组网路由信息。

具体地，在所述根节点更新所述组网路由信息之后，所述根节点还会通过逐层广播的方式将所述组网路由信息发给组网架构中的包括相应的入网节点与待入网节点的路径上的所有节点，由此，所述入网节点与所述待入网节点可接收并存储所述组网路由信息，以便于其清楚下一层级节点中的哪些节点已入网以及哪些节点仍未入网(即仍为待入网节点)。

在一实施例中，所述组网方法还可包括：响应于所述根节点更新所述组网路由信息，由所述待入网节点执行角色更新操作，以将所述待入网节点更新为新的入网节点；以及根据所述新的入网节点是否满足预设结束条件，执行以下操作：在所述新的入网节点不满足所述预设结束条件的情况下，通过所述组网发现过程和所述组网协商过程将所述新的入网节点与其下一层的待入网节点之间的每个通信模式集合中的最优通信模式锁定为握手信息，以及由所述新的入网节点通过路由建立过程根据所述握手信息将所述新的入网节点与其下一层的待入网节点之间的路由信息上报至根节点，以供所述根节点更新组网路由信息；或者在接收到由所述根节点确定的所述新的入网节点满足所述预设结束条件的反馈的情况下，确认所述组网路由信息中关于所述新的入网节点的内容完成更新。

其中，所述预设结束条件可包括：在的反馈广播组网信标帧之后的第一预设时间段内未接收到应答信息；所述新的入网节点的下一层节点均已入网(具体地，所述根节点存储的台区档案(即组网架构)内所有节点和已入网的节点进行比较后，判定台区档案内所有节点均已入网)；或者所述新的入网节点的层级为组网架构的最大层级。

具体地，在收到根节点更新了组网路由信息之后，表明所述待入网节点已成功入网，此时所述待入网节点将其自身的角色切换为新的入网节点。然后，所述根节点判断所述新的入网节点是否满足预设结束条件。若满足，则表明关于所述新的入网节点的组网过程结束。若不满足，则所述新的入网节点与其下一层的待入网节点通过所述组网发现过程和所述组网协商过程锁定相应的握手信息，再通过路由建立过程并根据所述握手信息将所述新的入网节点与其下一层的待入网节点之间的路由信息上报至根节点，以由所述根节点更新所述组网路由信息；此次类推，直至满足所述预设结束条件为止，表明组网过程结束。

上述各个实施例仅针对一待入网节点进行了说明，类似地，其他待入网节点的组网发现、通信模式协商及组网路由建立阶段的过程与上述过程相类似，于此不再进行赘述。由此，可通过上述过程可建立整个组网。

例如，在路由信息表中，两个节点之间可以在集合R1-Rm中均有最优通信模式，或者只在其中一个或几个集合中有最优通信模式。路由信息表还包含所选模式两节点的通信成功率统计值。

表1路由信息表

其中，PCO表示代理主节点。

具体而言，下面对组网过程进行概括说明，如图6所示。

如图6所示，所述组网过程可包括以下步骤S601-S609。

步骤S601，选择根节点作为入网节点以及第一层节点A作为待入网节点。

步骤S602，根节点依次以不同通信模式广播信标帧并接收应答帧。

所述步骤S602为组网发现阶段，其中，所述应答帧可包括第一层节点A的地址、所述根节点与第一层节点A之间的可用通信模式及表征其信道质量的特征参数。

步骤S603，根节点根据应答帧选择最优通信模式，并以最优通信模式广播协商帧。

步骤S604，第一层节点A接收协商帧并将握手信息锁定在最优通信模式，并将所述握手信息反馈至所述根节点。

所述步骤S603-S604为通信模式协商阶段，所述最优通信模式包括针对每个模式集合中的最优通信模式。

步骤S605，根节点根据握手信息建立其与第一层节点A的路由。

其中，所述握手信息包括所述最优通信信息。

步骤S606，将相应的路由信息上报至根节点，以供根节点更新路由信息表。

所述步骤S605-S606为组网路由建立阶段，所述相应的路由信息包括根节点与第一层节点A之间的针对每个模式集合中的最优通信模式。

步骤S607，判断根节点是否满足预设停止条件，若是，则执行步骤S608；否则，执行步骤S609。

步骤S608，继续执行第一层节点与第二层节点之间的路由建立过程，直至整个组网中的所有节点均已入网。

步骤S609，继续执行根节点与第一层其他节点之间的路由建立过程，直至整个组网中的所有节点均已入网。

其中，整个组网架构(从根节点至各层节点之间的网络关系)的信息存储在根节点中。

因此，各个节点均可执行组网发现、通信模式协商、组网路由建立过程。首先，选择根节点作为组网发现的入网节点，对第一层级节点进行组网发现、通信模式协商、组网路由建立；接着选择第一层级已入网节点作为组网发现的入网节点，对第二层级节点进行组网发现、通信模式协商、组网路由建立；依此类推。当达到组网结束条件(例如，组网时间达到或者根节点CCO发现名单内的节点均已入网等)时，组网完成。

组网之前通过多模式的组网发现、组网协商、组网路由建立等，对节点之间可用的通信模式进行探测，对通信质量进行分析，以确定最优的通信模式，确保了组网后的通信性能。

综上所述，本发明创造性地将彼此不兼容的通信模式配置到同一通信模式集合中，通过组网发现过程、通信模式协商过程及路由建立过程确定任意相邻两层节点之间的可用于通信的每个通信模式集合中的最优通信模式，并且在同一时刻最多仅配置同一通信模式集合中的一个最优通信模式，故可确定任意相邻两层节点之间的多个相互兼容的最优通信模式，从而确保了组网后的高质量的通信性能，由此，本发明可充分利用多种通信模式之间的配合，实现混合组网通信，最大化的利用信道资源。

现有的多模通信方式主要包括以下两种方式：(1)采用中继的方式进行通信，即，通常优先采用一种模式进行通信，当该种模式通信不成功时，再切换到另一种模式尝试通信；(2)简单地采用多种通信模式的结合，实现点对点的互通，但多种模式之间可能会存在严重的相互干扰，从而影响通信质量。上述现有的通信方式均无法高效地利用多种通信模式来提高通信质量。

本发明一实施例还提供一种通信方法，所述通信方法可包括：根据所述的多模通信设备的组网方法更新组网路由信息；以及根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信。

由于采用所述的多模通信设备的组网方法更新组网路由信息，可将彼此不兼容的通信模式配置到同一通信模式集合中，然后通过组网发现过程及组网协商过程确定任意相邻两层节点之间的可用于通信的每个通信模式集合中的最优通信模式，并且在同一时刻最多仅配置同一通信模式集合中的一个最优通信模式，故可确定任意相邻两层节点之间的多个相互兼容的最优通信模式，从而确保了组网后的高质量的通信性能，由此，本发明可充分利用多种通信模式之间的配合，实现混合组网通信，最大化的利用信道资源。

其中，所述通信起始节点与所述通信目标节点可为组网架构中的任意两个节点，而所述第一节点与所述第二节点分别为所述通信起始节点与所述通信目标节点的通信路径上的位于任意上、下两层上的节点。其中，所述通信起始节点、所述通信目标节点、所述第一节点与所述第二节点可均为多模通信设备。当然，所述通信起始节点也可能为第一节点，所述通信目标节点也可能为第二节点，即，仅在通信起始节点与通信目标节点两个节点之间进行通信。

除了根据所述的多模通信设备的组网方法更新组网路由信息之外，在另一实施例中，可提前确定并在根节点处存储组网路由信息，所述获取组网路由信息可包括：通过路由获取装置从所述根节点处获取所述组网路由信息。具体地，本发明一实施例还提供一种通信方法，如图10所示，所述通信方法可包括：步骤S1001，获取组网路由信息，其中，所述组网路由信息包括通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息包括所述第一节点与所述第二节点之间的多个通信模式集合中的每个通信模式集合中的最优通信模式，所述每个通信模式集合中的通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容；以及步骤S1002，根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信。

其中，所述组网路由信息包括通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息包括所述第一节点与所述第二节点之间的多个通信模式集合中的每个通信模式集合中的最优通信模式，所述每个通信模式集合中的通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容

根据上述组网方法更新得到的组网路由信息可知，所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息包括针对各个通信模式集合的最优通信模式，由于同一通信模式集合内的最优通信模式之间存在冲突和干扰，故可采用时隙分配方式进行同步；而不同集合内的最优通信模式之间相互不影响，其可以同时或者分时通信。

在一实施例中，所述在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信可包括：根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

下面仅以一相邻两层上的第一节点与第二节点之间的通信过程进行说明，其他相邻两层上的通信过程与其类似。

其中，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信可包括：分别对所述路由信息中的每个通信模式集合中的最优通信模式进行时隙分配，以从所述多个通信模式集合中的每个通信模式集合中最多选择一个最优通信模式，得到多个最优通信模式，所述多个最优通信模式在通信过程中的同一时刻被采用；以及根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

具体地，如图7所示的R1、R2与R3的时隙分配完全独立。例如，不同集合内的最优通信模式之间相互不影响，可以同时或者分时通信；对于同一集合R3内的最优通信模式，采用时隙分配方式进行分时通信，以保证在同一时刻同一集合R3内最多仅有一个最优通信模式被采用。由于同一集合内具有相同的预设通信模式，因此可以采用CSMA方式竞争通信。实际上，可由根节点根据组网网络规模和最优通信模式进行时隙分配，时隙分配结果由根节点通过信标方式向全网进行广播。例如，根节点在当前周期广播或采用TDMA或者CSMA方式发送下一周期的时隙分配信息。

在现有的多模通信方式的基础上，通常仅根据业务类型从多种通信模式中选择最优通信模式来执行通信，或者仅根据通信网络的负载等参数从多种通信模式中选择最优通信模式来执行通信。然而，上述通信方式无法同时兼顾业务需求和网络能力，来实时地向各种应用场景提供适配的通信模式。

在一实施例中，更为具体地，所述根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信的步骤可包括：根据业务类型，从多个模式选择策略中选择特定模式选择策略；根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式；统计所述多个最优通信模式在所述当前时刻之前的第二预设时间内的信道占用率与通信成功率；根据所述特定模式选择策略及统计的所述信道占用率与所述通信成功率，从所述多个最优通信模式中选择特定通信模式；以及在所述当前时刻下，采用所述特定通信模式在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

其中，所述多个模式选择策略可包括：最高效率策略、最大可靠性策略与负载均衡策略。

具体地，以第一节点向第二节点发送信息为例，首先，在通信数据帧中带有业务类型的标识，所述第一节点根据业务类型的标识，选择不同的模式选择策略。在所述业务类型的标识表明所述业务类型为对数据实时性的要求高，可以采用最高效率策略；在所述业务类型的标识表明所述业务类型为停合闸、费控等高可靠性要求的数据通信，可以采用最大可靠性策略；以及在所述业务类型的标识表明所述业务类型为数据量大以及通信业务量繁忙，可以采用负载均衡策略。

然后，所述第一节点可根据已分配时隙的每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式。接着，根据上述选择的特定模式选择策略，所述第一节点从所述多个最优通信模式中选择特定通信模式。最后，在所述当前时刻下，所述第一节点采用所选择的特定通信模式将数据帧发送至所述第二节点。由此，根据不同策略在不同集合的最优通信模式中选择合适的通信模式进行通信，极大地提高了数据传输的效率和可靠性。

在一实施例中，在所述特定通信模式为所述最高效率策略的情况下，所述从所述多个最优通信模式中选择特定通信模式包括：根据统计的所述信道占用率与所述通信成功率，确定所述多个最优通信模式中的每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信带宽；以及根据所述每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信带宽，从所述多个最优通信模式中选择满足待传输数据所需的目标通信带宽的所述特定通信模式。

其中，所述特定通信模式的通信带宽可大于所述多个最优通信模式中的其他最优通信模式的通信带宽。

具体地，所述从所述多个最优通信模式中选择满足待传输数据所需的目标通信带宽的所述特定通信模式可包括：将所述多个最优通信模式按照通信带宽降序的方式进行排名；以及根据排名的所述多个最优通信模式的通信带宽及所述目标通信带宽，执行以下操作：在排名第一位的最优通信模式的通信带宽大于或者等于所述目标通信带宽的情况下，将所述排名第一位的最优通信模式确定为所述特定通信模式，或者在排名前L位的最优通信模式的总通信带宽小于所述目标通信带宽且排名前L+1位的最优通信模式的总通信带宽大于或者等于所述目标通信带宽的情况下，将所述排名前L+1位的最优通信模式确定为所述特定通信模式，其中，L为正整数。

具体地，以t时刻在第一节点与第二节点之间进行通信为例，根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，可确定已分配的当前时刻t下的多个最优通信模式。先对t时刻之前的一段时间T_total内的所述多个最优通信模式中的每个最优通信模式下的信道占用率、信道冲突概率与通信成功率的获取过程进行说明。

例如，第二节点以所述多个最优通信模式打开接收通道，统计每个最优通信模式下的一段时间T_total内接收到数据帧的总数Num(F_total)、冲突数据帧的总数Num(F_collision)、信道工作忙的总时间∑T_busy,计算一段时间T_total内的所述每个最优通信模式下的信道占用率TD_Duty、信道冲突概率r_collision与通信成功率r_success；根据统计得到的上述三个参数，可确定每个最优通信模式的可用状态，

然后，对R1-Rm中的每个最优通信模式的理论通信速率R_theory进行估计，由物理层带宽R_PHY、应用层载荷效率η_APP、CSMA时隙效率η_CSMA、通信成功率r_success、层级H_Layer，估算理论通信速率：

接着，根据R1-Rm中的每个最优通信模式的理论通信速率R_theory，计算一段时间T_total内的所述每个最优通信模式的通信带宽R_available：

R_available＝R_theory×(1-TD_Duty)。

当然，上述每个最优通信模式的通信带宽R_available也可提前获取，作为输入参数直接使用。

最后，根据所述每个最优通信模式的通信带宽R_available，从当前时刻下的多个最优通信模式中选择满足待传输数据发送的目标通信带宽R_require的特定通信模式进行通信。其中，所述特定通信模式可为一个或多个模式，但所述一个或多个模式的通信带宽大于所述多个最优通信模式中的其他模式的带宽。

例如，对当前时刻下的多个最优通信模式按通信带宽降序的方式进行排名。若排名第一位的最优通信模式(即具有最大通信带宽的最优通信模式)的通信带宽大于或等于目标通信带宽，则将所述排名第一位的最优通信模式选择为所述特定通信模式。若排名前1位的最优通信模式的总通信带宽小于目标通信带宽且排名前2位的最优通信模式的总通信带宽大于或等于目标通信带宽，则将排名前2位的两种通信模式选择为所述特定通信模式。在执行通信过程中，可将通信数据按照带宽比例分配到所述两种通信模式进行发送，以提高通信效率。

在一实施例中，在所述特定通信模式为所述最大可靠性策略的情况下，所述从所述多个最优通信模式中选择特定通信模式可包括：根据统计的所述通信成功率，确定所述多个最优通信模式中的每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信可靠性参数；以及根据待传输数据所需的可靠性等级及所述每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信可靠性参数，从所述多个最优通信模式中选择所述特定通信模式。

具体地，所述根据待传输数据所需的可靠性等级及所述每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信可靠性参数，从所述多个最优通信模式中选择所述特定通信模式的步骤可包括：将所述多个最优通信模式按照通信可靠性参数降序的方式进行排名；以及根据排名的所述多个最优通信模式的通信可靠性参数及所述待传输数据所需的可靠性等级，执行以下操作：在所述待传输数据所需的可靠性等级为最高等级的情况下，将排名前M位的最优通信模式确定为所述特定通信模式，其中，M为正整数；在所述待传输数据所需的可靠性等级为中度等级的情况下，随机将排名前S位的最优通信模式中的一者确定为所述特定通信模式，其中，S为大于1的正整数；或者在所述待传输数据所需的可靠性等级为最低等级的情况下，随机将所述多个最优通信模式中的一者确定为所述特定通信模式。

首先，对R1-Rm中的每个最优通信模式在一段时间T_total内的通信可靠性参数Q_reliablity进行估计。具体地，根据数据通信的最大时延T_maxdelay要求、发送数据的最小周期T_send，确定重发次数N_retry及下式；以及根据通信成功率r_success、重发次数N_retry及下式，计算每个最优通信模式在一段时间T_total内的通信可靠性参数Q_reliablity，

最后，根据待传输数据所需的可靠性等级及每个最优通信模式在一段时间T_total内的通信可靠性参数，从当前时刻t下的多个最优通信模式中选择特定通信模式进行通信。其中，所述特定通信模式可为一个或多个模式。

例如，对当前时刻t下的多个最优通信模式按通信可靠性参数降序的方式进行排名。若可靠性等级为最高等级，则将排名前2位的最优通信模式确定为所述特定通信模式。若可靠性为中度等级，则随机将所述排名前5位的最优通信模式中的一者选择为所述特定通信模式。若可靠性为最低等级，则随机将多个最优通信模式中的一者选择为所述特定通信模式；或者不选择最大可靠性策略，结合最高效率策略或者负载均衡策略选择特定通信模式通信。

在一实施例中，在所述特定通信模式为所述负载均衡策略的情况下，所述从所述多个最优通信模式中选择特定通信模式可包括：根据统计的所述信道占用率与所述通信成功率，确定所述多个最优通信模式中的每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信带宽与信道占用率；以及根据所述每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信带宽与信道占用率，从所述多个最优通信模式中选择满足待传输数据所需的目标通信带宽的所述特定通信模式。

其中，所述特定通信模式的信道占用率可大于所述多个最优通信模式中的其他最优通信模式的信道占用率。

具体地，所述从所述多个最优通信模式中选择满足待传输数据所需的目标通信带宽的所述特定通信模式可包括：将所述多个最优通信模式按照信道占用率升序的方式进行排名；以及在排名前T位的最优通信模式的总通信带宽大于或者等于所述目标通信带宽的情况下，将所述排名前T位的最优通信模式确定为所述特定通信模式，其中，T为正整数。

首先，确定R1-Rm中的每个最优通信模式在一段时间T_total内的通信带宽R_available(具体过程可参见上文最高效率策略中的相关内容)与信道占用率TD_Duty。

接着，根据待传输数据所需的目标通信带宽及每个最优通信模式在一段时间T_total内的通信带宽R_available与信道占用率TD_Duty，从当前时刻t下的多个最优通信模式中选择满足待传输数据所需的目标通信带宽的特定通信模式进行通信。其中，所述特定通信模式可为一个或多个模式，但所述一个或多个模式的信道占用率大于所述多个最优通信模式中的其他模式的信道占用率。

例如，对当前时刻t下的多个最优通信模式按信道占用率升序的方式进行排名。若排名第一位的最优通信模式(即具有最小信道占用率的最优通信模式)的通信带宽大于或等于目标通信带宽，则将所述排名第一位的最优通信模式选择为所述特定通信模式。若排名前2位的最优通信模式的总通信带宽大于或等于目标通信带宽，则将排名前2位的两种通信模式选择为所述特定通信模式，以提高通信效率和达到负载均衡。

当然，还可设置其他策略，可以选择能耗小的模式进行发送，节省电池供电场景下的通信耗能。

在一实施例中，若所述第一节点以不同模式同时发送数据帧，对同时发送产生的动态功耗进行估计，一旦超过动态功耗限制，则在时间上将多个模式进行错开，以确保满足功耗要求，从而实现不同发送模式的功耗组合控制。

所述根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信的步骤可包括：根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式与功耗控制策略(或根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略)，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

更为具体地，所述根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式与功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信的步骤可包括：在已分配的当前时刻下正在执行通信的第一最优通信模式组与开始要执行通信的第二最优通信模式组的总功耗超过功耗阈值的情况下，将所述第二最优通信模式组的开始时间延迟至第一时刻；确定已分配的所述第一时刻下将正在执行通信的所述第三最优通信模式组与将开始要执行通信的所述第四最优通信模式组的所述总功耗；以及在所述第一时刻下将正在执行通信的第三最优通信模式组与将开始要执行通信的第四最优通信模式组的总功耗小于或者等于所述功耗阈值的情况下，在所述当前时刻至所述第一时刻内采用已分配时隙的所述第一最优通信模式组，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

其中，所述第四最优通信模式组可至少包括所述第二最优通信模式组。

记Q为t时刻下正在发送的模式集合，模式i∈Q，P_i(t)为t时刻下模式i发送时的动态功耗；记G为t时刻下开始要发送的模式集合，模式j∈G，P_j(t)为t时刻下模式j发送时的动态功耗。P_tot(t)为发送的总动态功耗，其可通过公式计算：

一旦P_tot(t)超过功耗阈值(即，动态功耗限制P_max)，则在时间上将待发送的模式集合G中的模式进行延迟△t，确保t+△t时刻下的总功耗是否满足功耗限制要求。具体地，可将模式集合G中的模式的发送起始时间和模式集合Q中第一位次结束(即，最早结束)的通信模式的结束时间错开，并确定t+△t时刻下的总功耗是否满足功耗限制要求，若满足，则确定相应的△t；否则将模式集合G中的模式的发送起始时间和模式集合Q中第二位次结束的通信模式的结束时间错开，并确定t+△t时刻下的功耗是否满足功耗限制要求，以此类推，直至确定相应的△t。

记Q’为t+△t时刻下正在发送的模式集合，模式i’∈Q’，P_i’(t+△t)为t+△t时刻下模式i’发送时的动态功耗；记G’为t+△t时刻下开始要发送的模式集合(其至少包括模式集合G)，模式j’∈Q’，P_j’(t+△t)为t时刻下模式j’发送时的动态功耗。P_tot(t+△t)为发送的总动态功耗(即，t+△t时刻下的总功耗)可通过下式确定：

如图8A所示，若t1时刻下正在发送的模式M₁₁与M₂₁的功耗与要开始发送的模式M₃₂的功耗之和大于功耗阈值，则将模式M₃₂延迟至t2时刻(即模式M₁₁结束之后的时刻)；若t2时刻下正在发送的M₂₁的功耗与要开始发送的模式M₃₂的功耗之和小于或等于所述功耗阈值，则在时刻t1至时刻t2期间采用模式已分配时隙的M₁₁与M₂₁发送数据。

如图8B所示，若t1时刻下正在发送的模式M₁₁、M₂₁与M₄₁的功耗与要开始发送的模式M₃₂的功耗之和大于功耗阈值，则将模式M₃₂延迟至t2时刻(即模式M₁₁结束之后的时刻)；但t2时刻下正在发送的模式M₂₁与M₄₁的功耗与要开始发送的模式M₃₂的功耗之和仍大于所述功耗阈值，则将模式M₃₂延迟至t3时刻(即模式M₂₁结束之后的时刻)，在t3时刻下正在发送的模式M₄₁与要开始发送的模式M₃₂的功耗之和小于或等于所述功耗阈值，则在时刻t1至时刻t3期间采用已分配时隙的模式M₁₁、M₂₁与M₄₁发送数据。

本实施例通过动态功耗控制等扩展功能，可极大地提高通信性能和系统可靠性，从而提高了对外部功耗限制场景的适应能力。

在一实施例中，所述通信方法还可包括：在所述第一节点或所述第二节点接收到数据帧组的情况下，执行以下操作：对所述数据帧组中的与历史数据重复的数据帧进行过滤；和/或将所述多个最优通信模式下的数据帧组进行组合，以形成完整的数据帧。

以第一节点向第二节点发送数据帧为例，所述第一节点以不同模式发送数据帧组，此时所述第二节点接收不同模式下的数据帧组，并记录数据帧的序列号、源地址、目的地址等信道状态信息，将不同的数据帧组与历史记录进行比较，来过滤重复数据帧(序列号、源地址与目的地址完全相同才属于重复数据)。如图9A所示，节点1采用模式1发送数据帧1、2，同时采用模式2发送数据帧1、2、3；节点2接收数据后进行过滤，得到完整的数据帧序列数据帧1-3。

类似地，所述第二节点接收不同模式下的数据帧组，并记录数据帧的序列号、源地址、目的地址等信道状态信息；然后可将不同模式下的数据进行组合，以形成完整的数据帧。如图9B所示，节点1采用模式1发送数据帧1-1、1-4，同时采用模式2发送数据帧1-2、1-3,；节点2接收到数据后进行组合，以得到完整的数据帧序列(即，数据帧1，其包括数据帧1-1、1-2、1-3、1-4)。

具体而言，根据业务的需求类型选择不同的通信策略的过程包括以下步骤S1101-S1107，如图11所示。

步骤S1101，接收业务需求。

步骤S1102，判断业务需求是否为高可靠性要求，若是，则执行步骤S1103；否则，执行步骤S1104。

步骤S1103，采用最大可靠性策略。

对于停合闸、费控等高可靠性要求的数据通信，单次通信数据量小，由于涉及到费用结算和用户停上电控制，对通信的成功率要求极高。

通过步骤S1103可通过考虑可靠性等级来采用通信成功率最高且受干扰最小的模式或者采用多个模式同时等方式进行通信，以确保通信的相应可靠性。

步骤S1104，判断业务需求是否为实时性高要求，若是，则执行步骤S1105；否则，执行步骤S1106。

步骤S1105，采用最高效率策略。

对于高频采集、台区识别等应用场景，单个通信模式的数据量较小，台区内节点有大量集聚的通信需求，为达到高效的要求，可以采用最高效率策略。

通过步骤S1105可采用带宽最大的模式或者带宽排名前几位的模式进行通信，以提高通信效率。

步骤S1106，判断业务需求是否为单个模式的带宽满足目标带宽要求，若是，则执行步骤S1105；否则，执行步骤S1107。

步骤S1107，采用负载均衡策略。

对于冻结数据采集、分钟级数据采集、曲线数据采集叠加的应用场景，单次采集的数据量大，曲线数据单个包达到2KB，而分钟级数据采集通信业务量十分繁忙，要求每个节点在1-5分钟进行一次采集，按照典型台区规模300户，平均要求0.2s进行一次采集，信道十分繁忙，因此可以将数据量大的采集安排在空闲的信道模式，或者把数据分配到多个模式并行传输，以达到负载均衡效果。

通过步骤S1107可通过考虑通信带宽与信道占用率将数据分配到不同通信模式，以实现负载均衡。

上述各个实施例可确定相邻两层节点之间的多个相互兼容的最优通信模式，并对多个通信模式进行通信质量监测，根据业务类型和服务质量要求，从多个通信模式中选择最适合的通信模式，以实时地向各种应用场景提供适配的通信模式，从而确保了组网后的高质量的通信性能。并且，一个通信设备在接收到一种通信协议的数据包后，若能够提高通信质量，还可以采用另一种通信协议转发该数据包。

综上所述，本发明创造性地根据所述的组网方法更新组网路由信息；然后根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信，由此，本发明可充分利用多种通信模式之间的配合，实现混合组网通信，最大化的利用信道资源。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种多模通信设备的通信方法(或功耗控制方法)。如图12所示，所述通信方法(或功耗控制方法)可包括：步骤S1201，获取组网路由信息，其中，所述组网路由信息包括通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息包括所述第一节点与所述第二节点之间的多个通信模式集合中的每个通信模式集合中的最优通信模式，所述每个通信模式集合中的最优通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的最优通信模式彼此兼容；以及步骤S1202，根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信，其中，所述功耗控制策略与所述多个通信模式要传输的数据帧的优先级相关联。

对于步骤S1201，所述获取组网路由信息可包括：根据上述多模通信设备的组网方法更新组网路由信息。在另一实施例中，可提前确定并在根节点处存储组网路由信息，所述获取组网路由信息可包括：从所述根节点处获取所述组网路由信息。

在一实施例中，对于步骤S1202，所述根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信可包括：根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

其中，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信可包括：分别对所述路由信息中的每个通信模式集合中的最优通信模式进行时隙分配，以从所述多个通信模式集合中的每个通信模式集合中最多选择一个最优通信模式，得到多个最优通信模式，所述多个最优通信模式在通信过程中的同一时刻被采用；根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式；检查所述当前时刻下的多个最优通信模式中的每个最优通信模式要传输的数据帧的优先级；确定优先级排名前N位的数据帧所对应的前N个最优通信模式的初始功耗之和为第一总功耗及优先级排名前N+1位的数据帧所对应的N+1个最优通信模式的初始功耗之和为第二总功耗；以及在所述第一总功耗小于或等于功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，在所述当前时刻下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

具体地，所述第一节点可根据已分配时隙的每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的时刻t₀下的最优通信模式M₁₃、M₂₁与M₃₁，如图7所示；然后，检查所述时刻t₀下的最优通信模式M₁₃要传输的数据帧的优先级、M₂₁要传输的数据帧的优先级与M₃₁要传输的数据帧的优先级分别为第一优先级、第二优先级与第三优先级(前三者的优先级逐渐降低)；接着，确定优先级排名前2位的数据帧所对应的2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)的初始功耗之和为第一总功耗及优先级排名前3位的数据帧所对应的3个最优通信模式的初始功耗之和为第二总功耗；最后，若所述第一总功耗小于或等于功耗阈值而所述第二总功耗大于所述功耗阈值，则采用所述2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

表2最优通信模式与通信参数、动态功耗及通信成功率的关系表

序号	通信模式	发射功率电平	调制模式	动态功耗值	通信成功率
						1	M<sub>13</sub>	LV<sub>13-1</sub>	TM<sub>13-1</sub>	P<sub>13-1</sub>	S<sub>13-1</sub>
2	M <sub>13</sub>	LV<sub>13-2</sub>	TM<sub>13-2</sub>	P<sub>13-2</sub>	S<sub>13-2</sub>
						3	M <sub>21</sub>	LV<sub>21-1</sub>	TM<sub>21-1</sub>	P<sub>21-1</sub>	S<sub>21-1</sub>
4	M <sub>21</sub>	LV<sub>21-2</sub>	TM<sub>21-2</sub>	P<sub>21-2</sub>	S<sub>21-2</sub>
						5	M <sub>31</sub>	LV<sub>31-1</sub>	TM<sub>31-1</sub>	P<sub>31-1</sub>	S<sub>31-1</sub>
6	M <sub>31</sub>	LV<sub>31-2</sub>	TM<sub>31-2</sub>	P<sub>31-2</sub>	S<sub>31-2</sub>
						7	M <sub>31</sub>	LV<sub>31-3</sub>	TM<sub>31-3</sub>	P<sub>31-3</sub>	S<sub>31-3</sub>
…	…	…	…	…	…
						8	M<sub>m1</sub>	LV<sub>m1-1</sub>	TM<sub>m1-1</sub>	P<sub>m1-1</sub>	S<sub>m1-1</sub>
9	M<sub>m1</sub>	LV<sub>m1-1</sub>	TM<sub>m1-2</sub>	P<sub>m1-2</sub>	S<sub>m1-2</sub>
						10	M<sub>m1</sub>	LV<sub>m1-2</sub>	TM<sub>m1-1</sub>	P<sub>m1-1</sub>	S<sub>m1-3</sub>

对于上述过程中的最后两个步骤，还可具体为：首先，根据优先级排名第1位的数据帧所对应的最优通信模式(例如，M₁₃)的初始发射功率电平(例如，表2中的LV_13-1)与初始调制模式(例如，表2中的TM_13-1)，确定最优通信模式(例如，M₁₃)的初始功耗(例如，表2中的P_13-1)；再判断最优通信模式(例如，M₁₃)的初始功耗是否小于功耗阈值，若是，则采用最优通信模式(例如，M₁₃)以其初始功耗发送相应的数据帧(否则，采用下文所述内容对所述最优通信模式(例如，M₁₃)的通信参数进行调整)。在采用最优通信模式(例如，M₁₃)以其初始功耗发送相应的数据帧的过程中，根据优先级排名第2位的数据帧所对应的最优通信模式(例如，M₂₁)的初始发射功率电平(例如，表2中的LV_21-2)与初始调制模式(例如，表2中的TM_21-2)，确定最优通信模式(例如，M₂₁)的初始功耗(例如，表2中的P_21-2)；再判断最优通信模式(例如，M₁₃+M₂₁)的初始功耗之和是否小于功耗阈值，若是，则采用最优通信模式(例如，M₁₃+M₂₁)以其各自的初始功耗发送相应的数据帧(否则，采用采用最优通信模式(例如，M₁₃)以其初始功耗发送相应的数据帧，并采用下文所述内容对所述最优通信模式(例如，M₂₁)的通信参数进行调整)。在采用最优通信模式(例如，M₁₃+M₂₁)以其初始功耗发送相应的数据帧的过程中，根据优先级排名第3位的数据帧所对应的最优通信模式(例如，M₃₁)的初始发射功率电平(例如，表2中的LV_31-1)与初始调制模式(例如，表2中的TM_31-1)，确定最优通信模式(例如，M₃₁)的初始功耗(例如，表2中的P_31-1)；再判断最优通信模式(例如，M₁₃+M₂₁+M₃₁)的初始功耗之和是否小于功耗阈值，(若是，则采用最优通信模式(例如，M₁₃+M₂₁+M₃₁)以其各自的初始功耗发送相应的数据帧，)否则，采用采用最优通信模式(例如，M₁₃+M₂₁)以其初始功耗发送相应的数据帧，并采用下文所述内容对所述最优通信模式(例如，M₃₁)的通信参数进行调整。

需要说明的是，上述每个最优通信模式所对应的初始发射功率电平与初始调制模式均可根据实际情况或经验进行选择。

在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式与功耗控制策略(或根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略)，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还可包括：通过调整优先级排名第N+1位的数据帧所对应的第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的初始功耗降至第一功耗；确定所述第一总功耗与所述第一功耗之和；以及在所述第一总功耗与所述第一功耗之和小于或等于所述功耗阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗及所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

其中，所述通信参数可包括：发射功率电平和/或调制模式。

具体地，在上一实施例中，若优先级排名前2位的数据帧所对应的2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)的初始功耗之和(即第一总功耗)小于或等于功耗阈值而优先级排名前3位的数据帧所对应的3个最优通信模式的初始功耗之和(即第二总功耗)大于所述功耗阈值，则采用所述2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。与此同时，可将优先级排名第3位的数据帧所对应的第3个最优通信模式的通信参数分别调整为表2中的LV_31-2与TM_31-2，来将所述第3个最优通信模式的初始功耗(例如，表2中的P_31-1)降至第一功耗(例如，表2中的P_31-2)；然后确定优先级排名前2位的数据帧所对应的2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)的初始功耗之和(即第一总功耗)与所述第一功耗(例如，表2中的P_31-2)之和；接着若所述第一总功耗与所述第一功耗之和小于或等于所述功耗阈值，则采用所述2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)以各自的初始功耗(P_13-1、P_21-2)及所述第3个通信模式(例如，M₃₁)以所述第一功耗(例如，表2中的P_31-2)在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，否则在下一实施例中进行说明。

在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式与功耗控制策略(或根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略)，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还可包括：在所述第一总功耗与所述第一功耗之和大于所述功耗阈值的情况下，继续通过调整所述第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的第一功耗降至第二功耗；确定所述第一总功耗与所述第二功耗之和；以及在所述第一总功耗与所述第二功耗之和大于所述功耗阈值且所述第二功耗为所述第N+1个最优通信模式的最低功耗的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第N+1个最优通信模式及其他最优通信模式的开始时间，其中，所述其他最优通信模式要传输的数据帧的优先级低于所述第N+1个最优通信模式要传输的数据帧的优先级。

在上一实施例中，若所述第一总功耗与所述第一功耗之和大于所述功耗阈值，则将优先级排名第3位的数据帧所对应的第3个最优通信模式的通信参数分别调整为表2中的LV_31-3与TM_31-3，来将所述第3个最优通信模式的第一功耗(例如，表2中的P_31-2)降至第二功耗(例如，表2中的P_31-3)；然后确定优先级排名前2位的数据帧所对应的2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)的初始功耗之和(即第一总功耗)与所述第二功耗(例如，表2中的P_31-3)之和；接着，存在以下三种情况：(1)若所述第一总功耗与所述第一功耗之和大于所述功耗阈值且所述第二功耗(例如，表2中的P_31-3)为所述第3个最优通信模式的最低功耗，则采用所述2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)以各自的初始功耗(P_13-1、P_21-2)在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第3个最优通信模式(若第3个最优通信模式之后还存在要传输的数据帧具有更低优先级的其他最优通信模式，则将所述其他最优通信模式一并进行延迟)；(2)若所述第一总功耗与所述第一功耗之和小于或等于所述功耗阈值，则采用所述2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)以各自的初始功耗(P_13-1、P_21-2)及所述第3个通信模式(例如，M₃₁)以所述第二功耗(例如，表2中的P_31-3)在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信；(3)若所述第一总功耗与所述第一功耗之和大于所述功耗阈值而所述第二功耗(例如，表2中的P_31-3)不为所述第3个最优通信模式的最低功耗，则继续调整第3个最优通信模式的通信参数，以确定所述第3个最优通信模式的更低功耗，具体细节类似于上述调整及相应的通信过程，于此不再进行赘述。

在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式与功耗控制策略(或根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略)，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还可包括：根据所述第N+1个最优通信模式的功耗与在所述当前时刻之前的第二预设时间内的通信成功率之间的对应关系，确定采用所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗或所述第二功耗传输数据帧的通信成功率；以及在采用所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗或所述第二功耗传输数据帧的通信成功率小于成功率阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第N+1个最优通信模式及其他最优通信模式的开始时间，其中，所述其他最优通信模式要传输的数据帧的优先级低于所述第N+1个最优通信模式要传输的数据帧的优先级。

具体地，若所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值，首先，根据表2所示的所述第3个最优通信模式的功耗与在所述当前时刻之前的第二预设时间内的通信成功率之间的对应关系，确定采用所述第3个最优通信模式M₃₁以所述第一功耗P_31-2(或所述第二功耗P_31-3)发送数据帧的通信成功率S_31-2(或S_31-3)；然后若采用所述第3个最优通信模式M₃₁以所述第一功耗P_31-2(或所述第二功耗P_31-3)发送数据帧的通信成功率S_31-2(或S_31-3)小于成功率阈值，则表明通过模式M₃₁以所述第一功耗P_31-2(或所述第二功耗P_31-3)发送数据帧的成功率较低，故采用所述2个最优通信模式(例如，最优通信模式M₁₃与M₂₁)以各自的初始功耗(P_13-1、P_21-2)在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第3个最优通信模式M₃₁(若第3个最优通信模式之后还存在要传输的数据帧具有更低优先级的其他最优通信模式，则将所述其他最优通信模式一并进行延迟)。

具体而言，现对采用功耗控制策略在第一节点与第二节点之间进行通信的过程进行说明，如图13所示。

所述采用功耗控制策略在第一节点与第二节点之间进行通信的过程可包括以下步骤S1301-S1315。

步骤S1301，获取第一节点与第二节点之间的每个通信模式集合中的最优通信模式。

步骤S1302，分别对每个通信模式集合中的最优通信模式进行时隙分配。

步骤S1303，等待发送时隙，并确定当前时刻下的多个最优通信模式。

步骤S1304，确定多个最优通信模式中的每一者要传输数据帧的优先级。

步骤S1305，确定第i优先级对应的最优通信模式的预设功耗。

步骤S1306，判断前i位优先级的最优通信模式的预设功耗之和是否小于或等于功耗阈值，若是，则执行步骤S1307，同时执行步骤S1310，否则，执行步骤S1311。

步骤S1307，采用前i位优先级的最优通信模式及相应的功耗将其各自对应的数据帧从第一节点发送至第二节点。

步骤S1308，每隔第二预设时间统计通信成功率。

可根据第一节点接收到的第二节点的应答信息统计所述通信成功率。

步骤S1309，更新关系表中的通信成功率。

步骤S1310，判断i是否小于N，若是，执行i+1与步骤S1305，否则不执行任何操作。

其中，N为多个最优通信模式的数目。

步骤S1311，调整第i优先级对应的最优通信模式的通信参数以降低其初始功耗。

步骤S1312，判断第i优先级对应的最优通信模式的通信成功率是否等于或大于成功率阈值，若是，则执行步骤S1313，否则，执行步骤S1315。

步骤S1313，确定第i优先级对应的最优通信模式的降低后的功耗。

步骤S1314，判断前i-1位优先级的最优通信模式的预设功耗之和与第i优先级对应的最优通信模式的降低后的功耗的总功耗是否小于或等于功耗阈值，若是，则执行步骤S1307，同时执行步骤S1310，否则，执行步骤S1315。

步骤S1315，将第i优先级对应的最优通信模式及优先级更低的最优通信模式进行延迟。

综上所述，本发明创造性地获取组网路由信息，并根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信，其中，所述功耗控制策略与所述多个通信模式要传输的数据帧的优先级相关联。由此，本发明可根据数据帧的优先级实施相应的功耗控制策略，从而可充分利用多种通信模式之间的配合来更好地适用外部功耗限制场景。

本发明一实施例提供一种多模通信设备的组网系统，所述组网系统执行所述的组网方法。

本发明一实施例提供一种通信系统，所述通信系统包括：组网系统，用于根据所述的多模通信设备的组网方法更新组网路由信息；以及通信设备，用于根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信。

优选地，所述通信设备用于在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信包括：根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，其中，所述通信设备包括：时隙分配装置，用于分别对所述路由信息中的每个通信模式集合中的最优通信模式进行时隙分配，以保从所述多个通信模式集合中的每个通信模式集合中最多选择一个最优通信模式，得到多个最优通信模式，所述多个最优通信模式在通信过程中的同一时刻被采用；以及通信装置，用于根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

优选地，所述通信装置包括：策略选择模块，用于根据业务类型，从多个模式选择策略中选择特定模式选择策略；第一多模式确定模块，用于根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式；统计模块，用于统计所述多个最优通信模式在所述当前时刻之前的第二预设时间内的信道占用率与通信成功率；模式选择模块，用于根据所述特定模式选择策略及统计的所述信道占用率与所述通信成功率，从所述多个最优通信模式中选择特定通信模式；以及第一通信模块，用于在所述当前时刻下，采用所述特定通信模式在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

优选地，所述多个模式选择策略包括：最高效率策略、最大可靠性策略与负载均衡策略。

优选地，在所述特定通信模式为所述最高效率策略的情况下，所述模式选择模块包括：第一确定单元，用于根据统计的所述信道占用率与所述通信成功率，确定所述多个最优通信模式中的每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信带宽；以及第一选择单元，根据所述每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信带宽，从所述多个最优通信模式中选择满足待传输数据所需的目标通信带宽的所述特定通信模式，其中，所述特定通信模式的通信带宽大于所述多个最优通信模式中的其他最优通信模式的通信带宽。

优选地，所述第一选择单元包括：第一排序器，用于将所述多个最优通信模式按照通信带宽降序的方式进行排名；以及第一选择器，用于根据排名的所述多个最优通信模式的通信带宽及所述目标通信带宽，执行以下操作：在排名第一位的最优通信模式的通信带宽大于或者等于所述目标通信带宽的情况下，将所述排名第一位的最优通信模式确定为所述特定通信模式，或者在排名前L位的最优通信模式的总通信带宽小于所述目标通信带宽且排名前L+1位的最优通信模式的总通信带宽大于或者等于所述目标通信带宽的情况下，将所述排名前L+1位的最优通信模式确定为所述特定通信模式，其中，L为正整数。

优选地，在所述特定通信模式为所述最大可靠性策略的情况下，所述模式选择模块包括：第二确定单元，用于根据统计的所述通信成功率，确定所述多个最优通信模式中的每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信可靠性参数；以及第二选择单元，用于根据待传输数据所需的可靠性等级及所述每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信可靠性参数，从所述多个最优通信模式中选择所述特定通信模式。

优选地，所述第二选择单元包括：第二排序器，用于将所述多个最优通信模式按照通信可靠性参数降序的方式进行排名；以及第二选择器，用于根据排名的所述多个最优通信模式的通信可靠性参数及所述待传输数据所需的可靠性等级，执行以下操作：在所述待传输数据所需的可靠性等级为最高等级的情况下，将排名前M位的最优通信模式确定为所述特定通信模式，其中，M为正整数；在所述待传输数据所需的可靠性等级为中度等级的情况下，随机将排名前S位的最优通信模式中的一者确定为所述特定通信模式，其中，S为大于1的正整数；或者在所述待传输数据所需的可靠性等级为最低等级的情况下，随机将所述多个最优通信模式中的一者确定为所述特定通信模式。

优选地，在所述特定通信模式为所述负载均衡策略的情况下，所述模式选择模块包括：第三确定单元，用于根据统计的所述信道占用率与所述通信成功率，确定所述多个最优通信模式中的每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信带宽与信道占用率；以及第三选择单元，用于根据所述每个最优通信模式在所述第二预设时间内的通信带宽与信道占用率，从所述多个最优通信模式中选择满足待传输数据所需的目标通信带宽的所述特定通信模式，其中，所述特定通信模式的信道占用率大于所述多个最优通信模式中的其他最优通信模式的信道占用率。

优选地，所述第三选择单元包括：第三排序器，用于将所述多个最优通信模式按照信道占用率升序的方式进行排名；以及第三选择器，用于在排名前T位的最优通信模式的总通信带宽大于或者等于所述目标通信带宽的情况下，将所述排名前T位的最优通信模式确定为所述特定通信模式，其中，T为正整数。

优选地，所述通信装置用于根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信包括：根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式与功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

优选地，所述通信装置包括：第一延迟模块，用于在已分配的当前时刻下正在执行通信的第一最优通信模式组与开始要执行通信的第二最优通信模式组的总功耗超过功耗阈值的情况下，将所述第二最优通信模式组的开始时间延迟至第一时刻；第一功耗确定模块，用于确定已分配的所述第一时刻下将正在执行通信的第三最优通信模式组与将开始要执行通信的第四最优通信模式组的总功耗；以及第二通信模块，用于在已分配的所述第一时刻下将正在执行通信的所述第三最优通信模式组与将开始要执行通信的所述第四最优通信模式组的所述总功耗小于或者等于所述功耗阈值的情况下，在所述当前时刻至所述第一时刻内采用已分配时隙的所述第一最优通信模式组，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，其中，所述第四最优通信模式组至少包括所述第二最优通信模式组。

优选地，所述通信装置包括：第二多模式确定模块，用于根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式；检查模块，用于检查所述当前时刻下的多个最优通信模式中的每个最优通信模式要传输的数据帧的优先级；第二功耗确定模块，用于确定优先级排名前N位的数据帧所对应的前N个最优通信模式的初始功耗之和为第一总功耗及优先级排名前N+1位的数据帧所对应的N+1个最优通信模式的初始功耗之和为第二总功耗；以及第三通信模块，用于在所述第一总功耗小于或等于功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，在所述当前时刻下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

优选地，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述通信装置还包括：调整模块，用于通过调整优先级排名第N+1位的数据帧所对应的第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的初始功耗降至第一功耗；第三功耗确定模块，用于确定所述第一总功耗与所述第一功耗之和；以及第四通信模块，用于在所述第一总功耗与所述第一功耗之和小于或等于所述功耗阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗及所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

优选地，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述调整模块还用于，在所述第一总功耗与所述第一功耗之和大于所述功耗阈值的情况下，继续通过调整所述第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的第一功耗降至第二功耗；所述第三功耗确定模块还用于，确定所述第一总功耗与所述第二功耗之和；以及所述第四通信模块还用于，在所述第一总功耗与所述第二功耗之和大于所述功耗阈值且所述第二功耗为所述第N+1个最优通信模式的最低功耗的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第N+1个最优通信模式及其他最优通信模式的开始时间，其中，所述其他最优通信模式要传输的数据帧的优先级低于所述第N+1个最优通信模式要传输的数据帧的优先级。

优选地，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述通信装置还包括：成功率确定模块，用于根据所述第N+1个最优通信模式的功耗与在所述当前时刻之前的第二预设时间内的通信成功率之间的对应关系，确定采用所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗或所述第二功耗传输数据帧的通信成功率；以及第二延迟模块，用于在采用所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗或所述第二功耗传输数据帧的通信成功率小于成功率阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第N+1个最优通信模式及其他最优通信模式的开始时间，其中，所述其他最优通信模式要传输的数据帧的优先级低于所述第N+1个最优通信模式要传输的数据帧的优先级。

优选地，所述通信参数包括：发射功率电平和/或调制模式。

优选地，所述通信系统还包括：数据处理装置，用于在所述第一节点或所述第二节点接收到数据帧组的情况下，执行以下操作：对所述数据帧组中的与历史数据重复的数据帧进行过滤；和/或将所述多个最优通信模式下的数据帧组进行组合，以形成完整的数据帧。

有关本发明实施例提供的通信系统的具体细节及益处可参阅上述针对通信方法的描述，于此不再赘述。

本发明一实施例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计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的多模通信设备的组网方法和/或多模通信设备的通信方法(或功耗控制方法)。

本发明一实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于从所述存储器中读取所述指令，并执行所述指令以实现上述的多模通信设备的组网方法和/或多模通信设备的通信方法(或功耗控制方法)。

本发明一实施例还提供一种芯片，用于执行指令，该指令被所述芯片执行时实现所述的多模通信设备的组网方法和/或多模通信设备的通信方法(或功耗控制方法)。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种多模通信设备的功耗控制方法，其特征在于，所述功耗控制方法包括：

获取组网路由信息，其中，所述组网路由信息包括通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息包括所述第一节点与所述第二节点之间的多个通信模式集合中的每个通信模式集合中的最优通信模式，所述每个通信模式集合中的通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容；以及

根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信，其中，所述功耗控制策略与所述多个通信模式要传输的数据帧的优先级相关联。

2.根据权利要求1所述的功耗控制方法，其特征在于，所述根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信包括：

根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，

其中，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信包括：

分别对所述路由信息中的每个通信模式集合中的最优通信模式进行时隙分配，以从所述多个通信模式集合中的每个通信模式集合中最多选择一个最优通信模式，得到多个最优通信模式，所述多个最优通信模式在通信过程中的同一时刻被采用；

根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式；

检查所述当前时刻下的多个最优通信模式中的每个最优通信模式要传输的数据帧的优先级；

确定优先级排名前N位的数据帧所对应的前N个最优通信模式的初始功耗之和为第一总功耗及优先级排名前N+1位的数据帧所对应的N+1个最优通信模式的初始功耗之和为第二总功耗；以及

在所述第一总功耗小于或等于功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，在所述当前时刻下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

3.根据权利要求2所述的功耗控制方法，其特征在于，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还包括：

通过调整优先级排名第N+1位的数据帧所对应的第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的初始功耗降至第一功耗；

确定所述第一总功耗与所述第一功耗之和；以及

在所述第一总功耗与所述第一功耗之和小于或等于所述功耗阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗及所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

4.根据权利要求3所述的功耗控制方法，其特征在于，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还包括：

在所述第一总功耗与所述第一功耗之和大于所述功耗阈值的情况下，继续通过调整所述第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的第一功耗降至第二功耗；

确定所述第一总功耗与所述第二功耗之和；以及

在所述第一总功耗与所述第二功耗之和大于所述功耗阈值且所述第二功耗为所述第N+1个最优通信模式的最低功耗的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第N+1个最优通信模式及其他最优通信模式的开始时间，其中，所述其他最优通信模式要传输的数据帧的优先级低于所述第N+1个最优通信模式要传输的数据帧的优先级。

5.根据权利要求4所述的功耗控制方法，其特征在于，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述根据位于任一相邻两层的所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息及所述功耗控制策略，在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信还包括：

根据所述第N+1个最优通信模式的功耗与在所述当前时刻之前的第二预设时间内的通信成功率之间的对应关系，确定采用所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗或所述第二功耗传输数据帧的通信成功率；以及

在采用所述第N+1个最优通信模式以所述第一功耗或所述第二功耗传输数据帧的通信成功率小于成功率阈值的情况下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信，并延迟所述第N+1个最优通信模式及其他最优通信模式的开始时间，其中，所述其他最优通信模式要传输的数据帧的优先级低于所述第N+1个最优通信模式要传输的数据帧的优先级。

6.根据权利要求4所述的功耗控制方法，其特征在于，所述通信参数包括：发射功率电平和/或调制模式。

7.一种多模通信设备的功耗控制系统，其特征在于，所述功耗控制系统包括：

路由获取装置，用于获取组网路由信息，其中，所述组网路由信息包括通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息，所述第一节点与所述第二节点之间的路由信息包括所述第一节点与所述第二节点之间的多个通信模式集合中的每个通信模式集合中的最优通信模式，所述每个通信模式集合中的通信模式彼此不兼容且不同通信模式集合中的通信模式彼此兼容；以及

通信装置，用于根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信，其中，所述功耗控制策略与所述多个通信模式要传输的数据帧的优先级相关联。

8.根据权利要求7所述的功耗控制系统，其特征在于，所述通信装置用于根据所述组网路由信息中的通信起始节点到通信目标节点的路径上的位于每相邻两层的第一节点与第二节点之间的路由信息及功耗控制策略，在所述通信起始节点与所述通信目标节点之间进行通信包括：

其中，所述通信装置包括：

时隙分配模块，用于分别对所述路由信息中的每个通信模式集合中的最优通信模式进行时隙分配，以从所述多个通信模式集合中的每个通信模式集合中最多选择一个最优通信模式，得到多个最优通信模式，所述多个最优通信模式在通信过程中的同一时刻被采用；

多模式确定模块，用于根据已分配时隙的所述每个通信模式集合中的最优通信模式，确定已分配的当前时刻下的多个最优通信模式；

检查模块，用于检查所述当前时刻下的多个最优通信模式中的每个最优通信模式要传输的数据帧的优先级；

功耗确定模块，用于确定优先级排名前N位的数据帧所对应的前N个最优通信模式的初始功耗之和为第一总功耗及优先级排名前N+1位的数据帧所对应的N+1个最优通信模式的初始功耗之和为第二总功耗；以及

通信模块，用于在所述第一总功耗小于或等于功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，在所述当前时刻下，采用所述前N个最优通信模式以各自的初始功耗在所述第一节点与所述第二节点之间进行通信。

9.根据权利要求8所述的功耗控制系统，其特征在于，在所述第一总功耗小于或等于所述功耗阈值且所述第二总功耗大于所述功耗阈值的情况下，所述通信装置还包括：

调整模块，用于通过调整优先级排名第N+1位的数据帧所对应的第N+1个最优通信模式的通信参数，来将所述第N+1个最优通信模式的初始功耗降至第一功耗；

确定所述第一总功耗与所述第一功耗之和；以及

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计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1-6中任一项所述的多模通信设备的功耗控制方法。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述指令，并执行所述指令以实现上述权利要求1-6中任一项所述的多模通信设备的功耗控制方法。

12.一种芯片，其特征在于，用于执行指令，该指令被所述芯片执行时实现上述权利要求1-6中任一项所述的多模通信设备的功耗控制方法。