CN115529646A - 一种低时延网络切换方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力物联网技术领域，尤其涉及一种低时延网络切换方法、装置、设备及存储介质，方法包括如下步骤：输变电设备物联网感知层网络按业务或应用场景形成网络拓扑，汇聚节点更新传感器节点地址名单；根据传感器节点的定位信息监测其位置信息，判断是否满足切换条件；当传感器节点需要切换新汇聚节点时，接入节点根据该传感器节点位置、新汇聚节点的网络资源限制决定该传感器节点新汇聚节点；新汇聚节点和原汇聚节点收到该传感器节点的信息帧后，更新各自终端地址名单。本发明中，通过主动切换的方式实现低速传感器节点网络的快速切换，由于不需要繁琐的信令交互，能够保证其发送的信息帧的可靠传输，并显著降低切换的时延。

Description

一种低时延网络切换方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电力物联网技术领域，尤其涉及一种低时延网络切换方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

随着无线通信、物联网等技术的飞速发展，无线传感器节点网络在输变电设备物联网中的需求和应用不断增加，相比于传统的有线方法，基于无线技术的传输可以有效处理带电体设施或某些场景不限困难而导致无法传输重要数据的问题。

目前，输变电设备物联网网络架构自上而下可分为四个层级：应用层、平台层、网络层和感知层，其中各种物联网传感器节点作为网络节点构成的感知层，可再细分为数据汇聚层和传感器节点层两个部分，以实现传感器节点信息的采集、传输和汇聚。数据汇聚层由接入节点和汇聚节点等等的网络骨干节点构成；而传感器节点层属于整个输变电设备物联网的末梢，由众多传感器节点终端组成，负责采集和监测不同类型的设备或环境状态量，通过接入有线或无线网络将有效数据上传到各个汇聚节点。

随着输变电设备物联网应用的进一步发展，对支持传感器节点设备低速移动性的需求不断增加，传统的网络接入切换的方案采用重新关联的方法，会产生许多问题。

一方面，有切换需求的终端设备需要和原网络中的汇聚节点断开通信，再搜索新的网络，与新网络中的汇聚接待进行关联、建立同步、接入网络，整个切换过程通常会产生比较大的切换时延以及比较多的交互信令，而对于数据传输速率较高的应用来说，比较大的切换时延将增大数据丢包率。

另一方面，许多传统的切换方法通常根据终端接收信号的强度作为切换的准则，当出现判决邻域内的信号强度时会发生频繁的网络切换，使网络的吞吐量降低，并且同样会增大丢包率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提供了一种低时延网络切换方法、装置、设备及存储介质，从而有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种低时延网络切换方法，应用于汇聚节点，接入网络的所述汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，所述方法包括：

监测位于同一网络拓扑内的所述传感器节点的位置信息；

根据所述位置信息判断所述传感器节点是否满足切换条件；

在满足时，向所述接入节点发送新汇聚节点确定指令，以使所述接入节点向所述传感器节点发送确定出的新的汇聚节点的信息，以使所述传感器节点基于所述新的汇聚节点的信息进行网络切换。

进一步地，所述监测位于同一网络拓扑内的所述传感器节点的位置信息，包括：

通过GPS和/或UWB定位信息技术，对所述传感器节点的位置信息进行监测。

进一步地，所述根据所述位置信息判断所述传感器节点是否满足切换条件，包括：

在多个汇聚节点的通信信号覆盖范围的重叠处，控制所述传感器节点接收其他汇聚节点所发送的通信信号的信号强度；

根据所述位置信息确定所述传感器节点的运动趋势；

若在确定所述传感器节点接收到的其他汇聚节点的信号强度大于其当前连接的所述汇聚节点的信号强度，且所述传感器节点有继续进入其他汇聚节点的覆盖范围的运动趋势，则满足切换条件。

进一步地，所述根据所述位置信息确定所述传感器节点的运动趋势，包括：

根据位于设定时间段内的所述位置信息，生成所述传感器节点在所述设定时间段内的运动路径和运动方向；

根据所述传感器节点的所述运动路径及运动方向，判断当前时刻的运动方向，依据所述当前时刻的运动方向判断所述传感器节点是否有继续进入其他汇聚节点的覆盖范围的运动趋势。

进一步地，所述汇聚节点与传感器节点间的物理层通信支持LoRa、BLE和ZigBee中的任意一种或多种，频段为2.4GHz和/或470M～510MHz。

进一步地，所述网络拓扑为树状网络拓扑，或者为多跳网络拓扑；

在所述树状网络拓扑中，所述汇聚节点为所述接入节点与传感器节点的中继，所述接入节点管理附属的所述汇聚节点，所述汇聚节点管理下属的所述传感器节点；

在所述多跳网络拓扑中，部分所述汇聚节点为所述接入节点与其余所述汇聚节点和/或传感器节点的中继，所述接入节点管理附属的所述汇聚节点，所述汇聚节点管理下属的汇聚节点和/或传感器节点。

进一步地，所述方法还包括：所述汇聚节点更新并维护白名单黑名单和灰名单。

进一步地，所述白名单记录在所述汇聚节点完成注册的传感器节点终端的地址。

进一步地，所述方法还包括：对外发送网络资源限制；

所述网络资源限制是符合切换条件的所述汇聚节点的白名单。

进一步地，所述黑名单记录所述汇聚节点不负责汇聚转发消息的传感器节点终端的地址。

进一步地，所述灰名单中记录所述汇聚节点潜在的传感器节点终端的地址，潜在的所述传感器节点终端为满足切换条件的传感器节点。

进一步地，所述新的汇聚节点为所述灰名单中包括了该传感器节点的所述汇聚节点。

本发明还包括一种低时延网络切换方法，应用于接入节点，接入网络的汇聚节点、所述接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，所述方法包括：

接收所述位于同一网络拓扑内的所述汇聚节点发送的网络资源限制，以及接收在所述汇聚节点判断所述传感器节点满足切换条件时发送的新汇聚节点确定指令；

响应所述新汇聚节点确定指令，根据所述网络资源限制，确定与所述传感器节点对应的新的汇聚节点的信息；

将所述新的汇聚节点的信息发送给所述传感器节点，以使所述传感器节点基于所述新的汇聚节点的信息进行网络切换。

进一步地，所述网络资源限制是符合切换条件的所述汇聚节点的白名单；所述根据所述网络资源限制，确定与所述传感器节点对应的新的汇聚节点的信息，包括：

将所述白名单所表示的所有汇聚节点中，其所对应的终端地址数量达到阈值的汇聚节点剔除；

从剔除后所剩余的所述汇聚节点中，按照所述传感器节点接收到的所述汇聚节点的信号强度挑选出与所述传感器节点对应的新的汇聚节点的信息。

进一步地，所述方法还包括：

所述接入节点进行广播，以使相邻的所述汇聚节点根据所述接入节点的广播信号的信号强度进行随机接入；

若随机接入成功，对接入成功的汇聚节点进行注册；

若随机接入失败，控制接入失败的所述汇聚节点重新进行随机接入；

所述接入节点调度下属的所述汇聚节点进行广播，控制所述汇聚节点预设范围内的传感器节点根据所述汇聚节点的广播信号的信号强度选择进行随机接入；

迭代循环，直到所有节点设备完成局域组网。

本发明还包括一种低时延网络切换装置，应用于汇聚节点，接入网络的所述汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，所述装置包括：

监测模块，用于监测位于同一网络拓扑内的所述传感器节点的位置信息；

判断模块，用于根据所述位置信息判断所述传感器节点是否满足切换条件；

发送模块，用于在满足时，向所述接入节点发送新汇聚节点确定指令，以使所述接入节点向所述传感器节点发送确定出的新的汇聚节点的信息，以使所述传感器节点基于所述新的汇聚节点的信息进行网络切换。

本发明还包括一种低时延网络切换装置，应用于接入节点，接入网络的所述汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，所述装置包括：

接收模块，用于接收所述位于同一网络拓扑内的所述汇聚节点的网络资源限制，以及接收在所述汇聚节点判断所述传感器节点满足切换条件时发送的新汇聚节点确定指令；

确定模块，用于响应所述新汇聚节点确定指令，根据所述网络资源限制，确定与所述传感器节点对应的新的汇聚节点的信息；

发送模块，用于将所述新的汇聚节点的信息发送给所述传感器节点，以使所述传感器节点基于所述新的汇聚节点的信息进行网络切换。

本发明还包括一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。

本发明中还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。

本发明的有益效果为：本发明通过主动切换的方式实现低速传感器节点网络的快速切换，由于不需要繁琐的信令交互，且传感器节点始终处在某个接收信号强度较强的汇聚节点的终端地址名单中，能够保证其发送的信息帧的可靠传输，并显著降低切换的时延。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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为实施例1中汇聚节点侧的方法流程图；

图2为实施例1中接入节点侧的方法流程图；

图3为实施例1中汇聚节点侧装置的示意图；

图4为实施例1中接入节点侧装置的示意图；

图5为实施例2中快速切换的示意图；

图6为计算机设备的示意图。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例中包括一种低时延网络切换方法，应用于汇聚节点，接入网络的汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，方法包括：

监测位于同一网络拓扑内的传感器节点的位置信息；

根据位置信息判断传感器节点是否满足切换条件；

在满足时，向接入节点发送新汇聚节点确定指令，以使接入节点向传感器节点发送确定出的新的汇聚节点的信息，以使传感器节点基于新的汇聚节点的信息进行网络切换。

物联网层次结构分为三层，自下而上依次是：感知层、网络层和应用层，感知层是物联网的核心，其功能是“感知”，即通过传感网络获取环境信息，感知层网络由若干节点组成的网络，每个节点都具有传感器节点、微处理器、以及通信单元，节点间通过通信网络组成感知层网络，共同协作来感知和采集环境或物体的准确信息。

通过主动切换的方式实现低速传感器节点网络的快速切换，由于不需要繁琐的信令交互，且传感器节点始终处在某个接收信号强度较强的汇聚节点的终端地址名单中，能够保证其发送的信息帧的可靠传输，并显著降低切换的时延。

在本实施例中，监测位于同一网络拓扑内的传感器节点的位置信息，包括：

通过GPS和/或UWB定位信息技术，对传感器节点的位置信息进行监测。

其中，根据位置信息判断传感器节点是否满足切换条件，包括：

在多个汇聚节点的通信信号覆盖范围的重叠处，控制传感器节点接收其他汇聚节点所发送的通信信号的信号强度；

根据位置信息确定传感器节点的运动趋势；

若在确定传感器节点接收到的其他汇聚节点的信号强度大于其当前连接的汇聚节点的信号强度，且传感器节点有继续进入其他汇聚节点的覆盖范围的运动趋势，则满足切换条件。

通过分析接收信号的强度和传感器节点的运动趋势，来对切换条件进行判断，如果接收到的其他汇聚节点的信号强度大于当前的，且有继续进入其他汇聚节点覆盖范围的趋势，则满足切换条件，可以减少信令交互，显著降低切换的时延。

其中，根据位置信息确定传感器节点的运动趋势，包括：

根据位于设定时间段内的位置信息，生成传感器节点在设定时间段内的运动路径和运动方向；

根据传感器节点的运动路径及运动方向，判断当前时刻的运动方向，依据当前时刻的运动方向判断传感器节点是否有继续进入其他汇聚节点的覆盖范围的运动趋势。

作为上述实施例的优选，汇聚节点与传感器节点间的物理层通信支持LoRa、BLE和ZigBee中的任意一种或多种，频段为2.4GHz和/或470M～510MHz。根据传感器节点的定位信息监测其位置信息中，通过GPS和/或UWB定位信息技术，对传感器节点位置信息进行监测。

作为上述实施例的优选，网络拓扑为树状网络拓扑，或者为多跳网络拓扑；

在树状网络拓扑中，汇聚节点为接入节点与传感器节点的中继，接入节点管理附属的汇聚节点，汇聚节点管理下属的传感器节点；

在多跳网络拓扑中，部分汇聚节点为接入节点与其余汇聚节点和/或传感器节点的中继，接入节点管理附属的汇聚节点，汇聚节点管理下属的汇聚节点和/或传感器节点。

在本实施例中，方法还包括：汇聚节点更新并维护白名单、黑名单和灰名单。

其中，白名单记录在汇聚节点完成注册的传感器节点终端的地址。

作为上述实施例的优选，方法还包括：对外发送网络资源限制；

网络资源限制是符合切换条件的汇聚节点的白名单。

黑名单记录汇聚节点不负责汇聚转发消息的传感器节点终端的地址。

灰名单中记录汇聚节点潜在的传感器节点终端的地址，潜在的传感器节点终端为满足切换条件的传感器节点。

新的汇聚节点为灰名单中包括了该传感器节点的汇聚节点。

通过将登记在白名单中的传感器节点终端进行直接交互通信，可以保证其发送的信息帧的可靠传输，并显著降低切换的时延。

其中，网络资源限制为汇聚节点能够支持的接入的终端数量，当汇聚节点的白名单中，终端地址数量达到阈值时，则无法再接入新的传感器节点终端。

如图2所示，本实施例中还包括一种低时延网络切换方法，应用于接入节点，接入网络的汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，方法包括：

接收位于同一网络拓扑内的汇聚节点发送的网络资源限制，以及接收在汇聚节点判断传感器节点满足切换条件时发送的新汇聚节点确定指令；

响应新汇聚节点确定指令，根据网络资源限制，确定与传感器节点对应的新的汇聚节点的信息；

将新的汇聚节点的信息发送给传感器节点，以使传感器节点基于新的汇聚节点的信息进行网络切换。

作为上述实施例的优选，网络资源限制是符合切换条件的汇聚节点的白名单；根据网络资源限制，确定与传感器节点对应的新的汇聚节点的信息，包括：

将白名单所表示的所有汇聚节点中，其所对应的终端地址数量达到阈值的汇聚节点剔除；

从剔除后所剩余的汇聚节点中，按照传感器节点接收到的汇聚节点的信号强度挑选出与传感器节点对应的新的汇聚节点的信息。

作为上述实施例的优选，方法还包括：

接入节点进行广播，以使相邻的汇聚节点根据接入节点的广播信号的信号强度进行随机接入；

若随机接入成功，对接入成功的汇聚节点进行注册；

若随机接入失败，控制接入失败的汇聚节点重新进行随机接入；

接入节点调度下属的汇聚节点进行广播，控制汇聚节点预设范围内的传感器节点根据汇聚节点的广播信号的信号强度选择进行随机接入；

迭代循环，直到所有节点设备完成局域组网。

如图3所示，本实施例中还包括一种低时延网络切换装置，应用于汇聚节点，接入网络的汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，装置包括：

监测模块，用于监测位于同一网络拓扑内的传感器节点的位置信息；

判断模块，用于根据位置信息判断传感器节点是否满足切换条件；

发送模块，用于在满足时，向接入节点发送新汇聚节点确定指令，以使接入节点向传感器节点发送确定出的新的汇聚节点的信息，以使传感器节点基于新的汇聚节点的信息进行网络切换。

如图4所示，本实施例中还包括一种低时延网络切换装置，应用于接入节点，接入网络的汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，装置包括：

接收模块，用于接收位于同一网络拓扑内的汇聚节点的网络资源限制，以及接收在汇聚节点判断传感器节点满足切换条件时发送的新汇聚节点确定指令；

确定模块，用于响应新汇聚节点确定指令，根据网络资源限制，确定与传感器节点对应的新的汇聚节点的信息；

发送模块，用于将新的汇聚节点的信息发送给传感器节点，以使传感器节点基于新的汇聚节点的信息进行网络切换。

实施例2：

如图5所示，下面对各步骤进行详细说明。

步骤S1、输变电设备物联网感知层网络按业务需求或应用场景形成网络拓扑，汇聚节点更新传感器节点地址名单。

输变电设备物联网感知层网络为树状或多跳网络拓扑，其中，树状网络拓扑中，汇聚节点为接入节点与传感器节点的中继，接入节点管理附属汇聚节点，汇聚节点管理下属传感器节点；多跳网络拓扑中，部分汇聚节点为接入节点与汇聚节点/传感器节点的中继，接入节点管理附属汇聚节点，汇聚节点管理下属汇聚节点/传感器节点。

输变电设备接入网络，形成网络拓扑的过程具体为：接入节点进行广播，邻居汇聚节点根据广播信号的强度，选择进行随机接入；随机接入成功时，在接入节点完成注册；若随机接入失败，则重新进行随机接入；接入节点调度下属的汇聚节点进行广播，周围无线传感器节点设备根据广播信号的强度选择进行随机接入，迭代循环，直到所有节点设备完成局域组网。

汇聚节点中维护三个传感终端列表，分别为白名单、黑名单和灰名单，初始化时三个名单均为空，建立网络后，无线传感器节点根据其所处位置接入当前位置接收信号强度最强的汇聚节点，汇聚节点更新黑白灰名单。

白名单记录在该汇聚节点完成注册的传感器节点终端的地址，当汇聚节点接收到某个传感器节点终端的消息时，如果该传感器节点终端的地址已经登记在白名单中，那么可以直接进行交互通信；黑名单记录该汇聚节点不负责汇聚转发消息的传感器节点终端的地址，当汇聚节点接收到某个传感器节点终端的消息时，如果该传感器节点终端的地址已经登记在黑名单中，那么该汇聚节点将丢弃此消息；灰名单中记录汇聚节点潜在的传感终端的地址，潜在的传感终端为满足切换条件的传感器节点，当汇聚节点收到某个传感器节点终端的消息时，如果该传感器节点终端的地址在灰名单中，则暂时存储该消息；如果汇聚节点接收到不在黑白灰三名单中的传感器节点终端发送的消息，则认为该传感器节点为新加入网络的终端，由上层来判断在当前网络汇聚节点中该传感器节点的黑白灰名单属性。

基于传感器节点目前主流厂家的工作基础，传感器节点与汇聚节点间的物理层通信支持LoRa、BLE和ZigBee，选用2.4GHz频段和470M～510MHz频段，其中LoRa具有远距离传输优势。

步骤S2、根据传感器节点的定位信息监测其位置信息，判断是否满足切换条件。

定位信息的监测可通过GPS或UWB定位信息技术等。

在两个及以上的汇聚节点覆盖范围的重叠处，分析接收信号的强度和低速传感器节点的运动趋势，如果接收到的其他汇聚节点的信号强度大于当前的，且有继续进入其他汇聚节点覆盖范围的趋势，则满足切换条件，能够覆盖该传感器节点的汇聚节点将该传感终端地址加入灰名单。

步骤S3、当传感器节点需要切换新汇聚节点时，接入节点根据该传感器节点位置、新汇聚节点的网络资源限制决定该传感器节点新汇聚节点。

新汇聚节点指灰名单中包含该传感器节点的汇聚节点。

网络资源限制指汇聚节点能够支持的接入的终端数量，默认为31个，当汇聚节点的白名单中终端地址数量为31个时，其无法再接入新的传感终端。

接入节点为需要切换接入的低速传感器节点选择所处位置接收信号强度最强、最稳定的汇聚节点作为该传感器节点的随机接入节点，称为新汇聚节点，将该传感器节点终端地址从新汇聚节点的灰名单中删除，并加入白名单中，暂时不将该终端地址从原汇聚节点的白名单中删除。

步骤S4、新汇聚节点和原汇聚节点收到该传感器节点的信息帧后，更新各自终端地址名单。

汇聚节点一直处于等待接收状态，传感器节点发送信息帧后，若新汇聚节点成功接收到传感器节点发送的信息帧，则保存该业务信息，原汇聚节点将该传感器节点终端地址从白名单中删除，加入灰名单中；若新汇聚节点接受不成功，则丢弃该信息帧，将该传感器节点终端地址从白名单中删除，加入灰名单中。

综上所述，本发明在输变电设备物联网环境下，优化了低速传感器节点设备的网络切换方法，提高了数据传输的可靠性、显著降低了切换时延、提高了无线网络服务质量。

请参见图6示出的本申请实施例提供的计算机设备的结构示意图。本申请实施例提供的一种计算机设备400，包括：处理器410和存储器420，存储器420存储有处理器410可执行的计算机程序，计算机程序被处理器410执行时执行如上的方法。

本申请实施例还提供了一种存储介质430，该存储介质430上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器410运行时执行如上的方法。

其中，存储介质430可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,简称SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory,简称EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory,简称EPROM)，可编程只读存储器(Programmable Red-Only Memory,简称PROM)，只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (19)

1.一种低时延网络切换方法，其特征在于，应用于汇聚节点，接入网络的所述汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，所述方法包括：

监测位于同一网络拓扑内的所述传感器节点的位置信息；

根据所述位置信息判断所述传感器节点是否满足切换条件；

在满足时，向所述接入节点发送新汇聚节点确定指令，以使所述接入节点向所述传感器节点发送确定出的新的汇聚节点的信息，以使所述传感器节点基于所述新的汇聚节点的信息进行网络切换。

2.根据权利要求1所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述监测位于同一网络拓扑内的所述传感器节点的位置信息，包括：

通过GPS和/或UWB定位信息技术，对所述传感器节点的位置信息进行监测。

3.根据权利要求1所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述根据所述位置信息判断所述传感器节点是否满足切换条件，包括：

在多个汇聚节点的通信信号覆盖范围的重叠处，控制所述传感器节点接收其他汇聚节点所发送的通信信号的信号强度；

根据所述位置信息确定所述传感器节点的运动趋势；

若在确定所述传感器节点接收到的其他汇聚节点的信号强度大于其当前连接的所述汇聚节点的信号强度，且所述传感器节点有继续进入其他汇聚节点的覆盖范围的运动趋势，则满足切换条件。

4.根据权利要求3所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述根据所述位置信息确定所述传感器节点的运动趋势，包括：

根据位于设定时间段内的所述位置信息，生成所述传感器节点在所述设定时间段内的运动路径和运动方向；

根据所述传感器节点的所述运动路径及运动方向，判断当前时刻的运动方向，依据所述当前时刻的运动方向判断所述传感器节点是否有继续进入其他汇聚节点的覆盖范围的运动趋势。

5.根据权利要求1所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述汇聚节点与传感器节点间的物理层通信支持LoRa、BLE和ZigBee中的任意一种或多种，频段为2.4GHz和/或470M～510MHz。

6.根据权利要求1-5任一项所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述网络拓扑为树状网络拓扑，或者为多跳网络拓扑；

在所述树状网络拓扑中，所述汇聚节点为所述接入节点与传感器节点的中继，所述接入节点管理附属的所述汇聚节点，所述汇聚节点管理下属的所述传感器节点；

在所述多跳网络拓扑中，部分所述汇聚节点为所述接入节点与其余所述汇聚节点和/或传感器节点的中继，所述接入节点管理附属的所述汇聚节点，所述汇聚节点管理下属的汇聚节点和/或传感器节点。

7.根据权利要求1所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述方法还包括：所述汇聚节点更新并维护白名单黑名单和灰名单。

8.根据权利要求7所述的低时延网络切换方法，其特征在于，

所述白名单记录在所述汇聚节点完成注册的传感器节点终端的地址。

9.根据权利要求7所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述方法还包括：对外发送网络资源限制；

所述网络资源限制是符合切换条件的所述汇聚节点的白名单。

10.根据权利要求7所述的低时延网络切换方法，其特征在于，

所述黑名单记录所述汇聚节点不负责汇聚转发消息的传感器节点终端的地址。

11.根据权利要求7所述的低时延网络切换方法，其特征在于，

所述灰名单中记录所述汇聚节点潜在的传感器节点终端的地址，潜在的所述传感器节点终端为满足切换条件的传感器节点。

12.根据权利要求11所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述新的汇聚节点为所述灰名单中包括了该传感器节点的所述汇聚节点。

13.一种低时延网络切换方法，其特征在于，应用于接入节点，接入网络的汇聚节点、所述接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，所述方法包括：

接收所述位于同一网络拓扑内的所述汇聚节点发送的网络资源限制，以及接收在所述汇聚节点判断所述传感器节点满足切换条件时发送的新汇聚节点确定指令；

响应所述新汇聚节点确定指令，根据所述网络资源限制，确定与所述传感器节点对应的新的汇聚节点的信息；

将所述新的汇聚节点的信息发送给所述传感器节点，以使所述传感器节点基于所述新的汇聚节点的信息进行网络切换。

14.根据权利要求13所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述网络资源限制是符合切换条件的所述汇聚节点的白名单；所述根据所述网络资源限制，确定与所述传感器节点对应的新的汇聚节点的信息，包括：

将所述白名单所表示的所有汇聚节点中，其所对应的终端地址数量达到阈值的汇聚节点剔除；

从剔除后所剩余的所述汇聚节点中，按照所述传感器节点接收到的所述汇聚节点的信号强度挑选出与所述传感器节点对应的新的汇聚节点的信息。

15.根据权利要求13所述的低时延网络切换方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述接入节点进行广播，以使相邻的所述汇聚节点根据所述接入节点的广播信号的信号强度进行随机接入；

若随机接入成功，对接入成功的汇聚节点进行注册；

若随机接入失败，控制接入失败的所述汇聚节点重新进行随机接入；

所述接入节点调度下属的所述汇聚节点进行广播，控制所述汇聚节点预设范围内的传感器节点根据所述汇聚节点的广播信号的信号强度选择进行随机接入；

迭代循环，直到所有节点设备完成局域组网。

16.一种低时延网络切换装置，其特征在于，应用于汇聚节点，接入网络的所述汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，所述装置包括：

监测模块，用于监测位于同一网络拓扑内的所述传感器节点的位置信息；

判断模块，用于根据所述位置信息判断所述传感器节点是否满足切换条件；

发送模块，用于在满足时，向所述接入节点发送新汇聚节点确定指令，以使所述接入节点向所述传感器节点发送确定出的新的汇聚节点的信息，以使所述传感器节点基于所述新的汇聚节点的信息进行网络切换。

17.一种低时延网络切换装置，其特征在于，应用于接入节点，接入网络的所述汇聚节点、接入节点以及传感器节点可形成网络拓扑，所述装置包括：

接收模块，用于接收所述位于同一网络拓扑内的所述汇聚节点的网络资源限制，以及接收在所述汇聚节点判断所述传感器节点满足切换条件时发送的新汇聚节点确定指令；

确定模块，用于响应所述新汇聚节点确定指令，根据所述网络资源限制，确定与所述传感器节点对应的新的汇聚节点的信息；

发送模块，用于将所述新的汇聚节点的信息发送给所述传感器节点，以使所述传感器节点基于所述新的汇聚节点的信息进行网络切换。

18.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-15中任一项所述的方法。

19.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-15中任一项所述的方法。

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