数据通信方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种数据通信方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

在相关技术中，在工业物联网场景下的数据通信对时延要求较高，但现有的数据通信方法在通信过程中产生的时延无法满足工业物联网场景下的数据通信需求。

因此，在相关技术中，存在通信过程中的时延较高且每次通信时所产生的时延不定的技术问题。

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数据通信方法、装置及计算机可读存储介质，以至少解决通信过程中的时延较高且每次通信时所产生的时延不定的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种数据通信方法，包括：确定数据发送需求；基于数据发送需求，确定初始数据以及接收初始数据的目标终端；确定目标终端对应的固定资源配置信息；基于固定资源配置信息，按照预定帧将初始数据发送至目标终端。

可选的，在确定目标终端对应的固定资源配置信息之前，还包括：获取目标终端的接入请求；基于接入请求，确定目标终端对应的终端标识；基于终端标识，对目标终端进行资源配置，得到目标终端对应的固定资源配置信息。

可选的，基于固定资源配置信息，将初始数据按照预定帧发送至目标终端，包括：对初始数据进行加密，得到目标数据；基于固定资源配置信息，将目标数据按照预定帧发送至目标终端。

可选的，预定帧包括：第一预定时长的下行信号传输时长，第二预定时长的上行信号传输时长，以及位于下行信号传输时长和上行信号传输时长之间的第三预定时长的信号调整时长。

可选的，上述方法用于工业物联网场景下的数据通信。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据通信方法，包括：基于固定资源配置信息按照预定帧接收初始数据，其中，初始数据由目标基站基于目标基站的数据发送需求进行发送；对初始数据进行解码，得到解码数据。

可选的，在基于固定资源配置信息按照预定帧接收初始数据之前，还包括：向目标基站发送接入请求，其中，接入请求用于确定固定资源配置信息。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据通信装置，包括：第一确定模块，用于确定数据发送需求；第二确定模块，用于基于数据发送需求，确定初始数据以及接收初始数据的目标终端；第三确定模块，用于确定目标终端对应的固定资源配置信息；发送模块，用于基于固定资源配置信息，按照预定帧将初始数据发送至目标终端。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种数据通信装置，包括：接收模块，用于基于固定资源配置信息按照预定帧接收初始数据，其中，初始数据由目标基站基于目标基站的数据发送需求进行发送；解码模块，用于对初始数据进行解码，得到解码数据。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项的数据通信方法。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器存储有计算机程序；处理器，用于执行存储器中存储的计算机程序，计算机程序运行时使得处理器执行上述任意一项的数据通信方法。

在本发明实施例中，采用将通信协议中的控制层简化成两个模块的方式，通过对用于通信的多个终端预先进行固定通信资源配置，使基站无需经过复杂的调度算法来确定当前进行通信的终端，且每个可进行通信的终端所需的通信资源都是预先配置好的，无需通信前临时确定哪些资源是用于与当前终端通信的，即，不仅可以免去确定通信终端的调度算法所带来的时延，还可以避免每次通信时由于临时分配通信资源造成的时延差异，同时，通过采用预定的帧结构，在一帧之内完成一次上行通信和一次下行通信，也可以减少通信时延，达到了大大降低通信时延且保证每次通信时所产生的时延都相同的目的，另外，通过在物理层对数据进行加密，还可以在保证通信低时延的同时，进一步保证通信的安全性和保密性，从而实现了以低时延进行安全通信的技术效果，进而解决了通信过程中的时延较高且每次通信时所产生的时延不定的技术问题。

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提供的数据通信方法一的流程图；

图2是根据本发明实施例提供的数据通信方法二的流程图；

图3是根据本发明可选实施方式提供的低时延数据通信协议示意图；

图4是根据本发明可选实施方式提供的控制层示意图；

图5是根据本发明可选实施方式提供的物理层示意图；

图6是根据本发明可选实施方式提供的物理层帧结构示意图；

图7是根据本发明可选实施方式提供的定制终端的通信协议示意图；

图8是根据本发明可选实施方式提供的数据处理示意图；

图9是根据本发明实施例提供的数据通信装置一的结构框图；

图10是根据本发明实施例提供的数据通信装置二的结构框图。

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。

根据本发明实施例，提供了一种数据通信的方法实施例，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。

图1是根据本发明实施例提供的数据通信方法一的流程图，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，确定数据发送需求；

步骤S104，基于数据发送需求，确定初始数据以及接收初始数据的目标终端；

步骤S106，确定目标终端对应的固定资源配置信息；

步骤S108，基于固定资源配置信息，按照预定帧将初始数据发送至目标终端。

通过上述步骤，可以在基站确定出数据发送需求之后，基于该数据发送需求确定需要发送的初始数据，接收初始数据的目标终端，以及目标终端对应的固定资源配置信息，基于该固定资源配置信息，就可以按照预定帧将初始数据发送至目标终端。

需要说明的是，在包括目标终端在内的所有可以用于与该基站通信的终端，对于该基站来说都是提前确定的基础上，本实施例将通信协议中的控制层简化成两个模块，即系统配置及调度模块和多终端源数据处理模块，而无需像相关技术中的利用多层控制层进行调度算法来确定进行哪个或哪些终端的通信，因此，大大降低了由复杂的调度算法造成的通信时延。

需要说明的是，在向目标终端发送初始数据的同时，还可以通过利用控制层中的多终端源数据处理模块将初始数据写入该目标终端专属的缓存区域，进行缓存。

作为一种可选的实施例，在确定目标终端对应的固定资源配置信息之前，还包括：获取目标终端的接入请求；基于接入请求，确定目标终端对应的终端标识；基于终端标识，对目标终端进行资源配置，得到目标终端对应的固定资源配置信息。

需要说明的是，在本实施例中，包括目标终端在内的所有可以用于与该基站通信的终端，对于该基站来说可以是提前确定的，并且对于该基站来说，用于与这些终端通信分别所需的通信资源也可以是提前配置好的，即每个终端都会有对应的固定资源配置信息，这些资源配置信息在确定之后，各终端在进行通信的时候就可以直接按照其对应的固定资源配置信息直接进行通信，而无需在通信前临时进行资源分配，以避免由通信资源分配而额外造成的时延。例如，当接入的终端较多时，若资源拥堵，则会在分配通信资源时造成额外的时延，影响通信效果。其中，上述各个终端所对应的固定资源配置信息之间不会有冲突，即每个终端对应的固定资源配置信息都是专属于该终端的。

作为一种可选的实施例，基于固定资源配置信息，将初始数据按照预定帧发送至目标终端，包括：对初始数据进行加密，得到目标数据；基于固定资源配置信息，将目标数据按照预定帧发送至目标终端。在基于数据发送需求确定出初始数据以及目标终端之后，基于固定资源配置信息将初始数据发送至目标终端之前，还可以利用物理层对初始数据进行加密，从而在保证通信低时延的同时，进一步保证通信的安全性和保密性，从而实现了以低时延进行安全通信的技术效果。

作为一种可选的实施例，预定帧包括：第一预定时长的下行信号传输时长，第二预定时长的上行信号传输时长，以及位于下行信号传输时长和上行信号传输时长之间的第三预定时长的信号调整时长。通过将预定帧设置为上述结构，可以实现在一帧之内完成一次上行通信和一次下行通信，以减少通信时延。

作为一种可选的实施例，上述方法用于工业物联网场景下的数据通信。工业物联网场景下的通信对于数据通信的时延要求较高，需要通信过程中的时延极低，且每次通信时产生的时延相同，采用本实施例中的方法不仅可以免去确定通信终端的调度算法所带来的时延，还可以避免每次通信时由于临时分配通信资源造成的时延差异，同时，通过采用预定的帧结构，在一帧之内完成一次上行通信和一次下行通信，也可以减少通信时延，达到了大大降低通信时延且保证每次通信时所产生的时延都相同的目的，可以满足在工业场景下的数据通信要求。

需要说明的是，本实施例中的目标终端满足以下条件至少之一：具有可更新的频率列表，记录基站的可用频率范围以及同步频率；携带用来区别于其它终端的特有标识；支持相对于基站发射信号带宽来说的极窄带宽通信，实现低功耗特性；具有快速解码能力，在同一帧内向基站反馈数据解码结果；具有极简控制层通信协议，例如，控制层仅由配置参数模块和数据处理模块组成，其中，配置参数模块用于记录默认配置及基站下发配置参数，并控制数据处理模块以及物理层，数据处理模块用于数据格式处理，以满足接口格式；物理层同样具有加密/解密模块，并可按照基站配置进行加密、解密。

图2是根据本发明实施例提供的数据通信方法二的流程图，如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S202，基于固定资源配置信息按照预定帧接收初始数据，其中，初始数据由目标基站基于目标基站的数据发送需求进行发送；

步骤S204，对初始数据进行解码，得到解码数据。

通过上述步骤，在目标基站基于数据发送需求向终端发送初始数据之后，终端可以按照预定帧接收初始数据，例如，终端可以周期性尝试解码下行的控制信息，如果获取到与该终端的终端标识匹配的下行控制信息，即可将该下行信息确定为初始数据，并对该初始数据进行解码，得到解码数据。

需要说明的是，上述终端在解码得到解码数据后，可以利用物理层继续对该解码数据进行解密，得到解密后的数据，其中，解密所用的密钥可以在目标基站对该终端进行资源配置时生成，并根据终端标识进行存储，也可以由目标基站在完成终端的资源配置之后，将该解密密钥和对应于该终端的固定资源配置信息一起发送至该终端。

作为一种可选的实施例，在基于固定资源配置信息按照预定帧接收初始数据之前，还包括：向目标基站发送接入请求，其中，接入请求用于确定固定资源配置信息。

基于上述实施例及可选实施例，本发明提出一种可选实施方式，下面进行说明。

本发明可选实施方式提出一种低时延的数据通信协议，图3是根据本发明可选实施方式提供的低时延数据通信协议示意图，如图3所示，该协议包括控制层和物理层。

图4是根据本发明可选实施方式提供的控制层示意图，如图4所示，控制层仅由系统配置及调度模块和多终端源数据处理模块。

其中，系统配置及调度模块负责系统的参数配置、多终端的资源分配以及资源调度，并将必要的配置信息提供给物理层。多终端源数据处理模块负责处理与终端相关的数据，下行时，该模块接收源数据，并根据终端的资源分配参数将数据提供给物理层，上行时，该模块接收来自物理层的解码数据，并将数据按接口格式输出。

图5是根据本发明可选实施方式提供的物理层示意图，如图5所示，物理层在5G物理层协议的基础上增加了以下特性：加密模块，用于对控制层的数据进行加密，保证数据传输安全性；针对超低时延系统设计的物理层帧结构，图6是根据本发明可选实施方式提供的物理层帧结构示意图，如图6所示，为保证低时延，每帧都由下行和上行部分组成，并在下行和上行中间留有调整时间。

本发明可选实施方式还针对上述通信协议，提出一种便于接入系统、功耗较低、工作稳定可靠的定制终端，用于与基站进行无线通信，该定制终端的特性在于：

1)具有一个可更新的频率列表，记录基站的可用频率范围以及同步频率；

2)携带用来区别于其它终端的特有标识；

3)支持相对于基站发射信号带宽来说的极窄带宽通信，实现低功耗特性；

4)具有快速解码能力，在同一帧内向基站反馈数据解码结果；

5)具有极简控制层通信协议，图7是根据本发明可选实施方式提供的定制终端的通信协议示意图，如图7所示，定制终端的控制层仅由配置参数模块和数据处理模块组成，其中，配置参数模块用于记录默认配置及基站下发配置参数，并控制数据处理模块以及物理层，数据处理模块用于数据格式处理，以满足接口格式；

6)物理层同样具有加密/解密模块，并可按照基站配置进行加密、解密。

下面对本发明可选实施方式应用于具体通信场景时的具体应用过程进行介绍。

1、系统同步

1)基站在固定频率、固定帧周期性广播系统同步信息；

2)终端在预先配置频率检测同步信号，取得下行同步。

2、终端接入

1)终端在预先配置频率、预先配置帧发送接入请求，请求中包含终端标识信息；

2)基站在预先配置频率、预先配置帧检测接入请求信号，得到终端标识以及上行同步差异。标识通过验证后，基站控制层将该终端列入激活列表，并分配数据通信资源(包含密钥)。如标识通过验证，在N帧后，基站将上行同步差异以及数据通信资源反馈给终端(反馈信息中包含发送接入请求终端的标识信息)；

3)终端在发送接入请求N帧后，尝试解码下行数据，如果成功，终端控制层记录分配的资源信息(包含密钥)，用于数据通信，并通过物理层向基站返回接收成功信息。

3、下行通信(基站侧)

1)当有下行数据发送需求，控制层被激活，并读取数据，图8是根据本发明可选实施方式提供的数据处理示意图，如图8所示，多终端源数据处理模块区分不同终端的数据，并根据系统配置及调度模块中的激活终端列表以及相应的资源配置参数，将待定终端源数据写入对应终端所配置的专属的缓存区域；

2)物理层将不同终端的数据分别加密、编码、调制，并映射到相应的资源，通过OFDM调制发射。

4、下行通信(终端侧)

1)终端周期性尝试解码下行控制信息，如果成功获取与自身携带标识匹配的下行控制信息，则解码数据信息。如果成功解码数据信息，将解码后的信息解密，并发送给控制层，并根据配置参数，调度物理层将解码成功信息反馈给基站，如果解码失败，则根据配置参数，将解码失败信息反馈给基站；

2)控制层将物理层提供的数据按照接口格式输出，数据格式如图8所示。

5、上行通信(基站侧)

1)下行数据反馈信息

如果物理层接收的反馈信息为成功，物理层将成功信息上报给控制层，由控制层清空相应缓存数据，并将成功信息通过接口输出；如果物理层接收的反馈信息为失败，物理层将失败信息上报给控制层，由控制层根据系统配置安排重新发送，如果失败次数达到最大重新发送次数，控制层清空缓存；

2)上行数据

根据系统配置参数，基站周期性地解码上行数据。如果物理层解码成功，则上报给控制层成功信息，并由控制层调度物理层在两帧后的下行控制信息中向相应终端发送上行数据解码成功消息，如果物理层解码失败，则上报给控制层失败信息，并由控制层调度物理层在两帧后的下行控制信息中向相应终端发送上行数据解码失败消息。

6、上行通信(终端侧)

1)如果有上行数据发送需求，控制层被激活，并读取数据，数据处理模块根据配置参数，将源数据与其应占用的资源配置一并发给物理层，并同时将数据缓存在控制层；

2)物理层将终端的数据加密、编码、调制，并映射到相应的资源，通过OFDM调制发射；

3)如果终端在下行控制信息里检测到上行信息解码成功消息，则上报成功信息给控制层，控制层将相应数据从缓存中清除，如果终端在下行控制信息里检测到上行信息解码失败消息，则上报失败信息给控制层，控制层将根据配置参数安排重新发送，如果失败次数达到最大重新发送次数，控制层清空缓存。

综上，本发明可选实施方式所提出的数据通信协议及其对应的定制终端具有复杂度低、超低时延、安全保密，且定制终端功耗低、工作稳定可靠的优势。

根据本发明实施例，还提供了一种数据通信装置，图9是根据本发明实施例提供的数据通信装置一的结构框图，如图9所示，该装置包括：第一确定模块91，第二确定模块92，第三确定模块93和发送模块94，下面对该装置进行说明。

第一确定模块91，用于确定数据发送需求；第二确定模块92，连接至上述第一确定模块91，用于基于数据发送需求，确定初始数据以及接收初始数据的目标终端；第三确定模块93，连接至上述第二确定模块92，用于确定目标终端对应的固定资源配置信息；发送模块94，连接至上述第三确定模块93，用于基于固定资源配置信息，按照预定帧将初始数据发送至目标终端。

根据本发明实施例，还提供了一种数据通信装置，图10是根据本发明实施例提供的数据通信装置二的结构框图，如图10所示，该装置包括：接收模块1001和解码模块1002，下面对该装置进行说明。

接收模块1001，用于基于固定资源配置信息按照预定帧接收初始数据，其中，初始数据由目标基站基于目标基站的数据发送需求进行发送；解码模块1002，连接至上述接收模块1001，用于对初始数据进行解码，得到解码数据。

根据本发明实施例，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制计算机可读存储介质所在设备执行上述任意一项的数据通信方法。

根据本发明实施例，还提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器存储有计算机程序；处理器，用于执行存储器中存储的计算机程序，计算机程序运行时使得处理器执行上述任意一项的数据通信方法。

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，例如所述单元的划分，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。

所述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。

所述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所述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-On ly 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。

以上所述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。