一种mesh组网数据传输方法及存储介质

技术领域

本申请涉及数据传输的领域，尤其是涉及一种mesh组网数据传输方法及存储介质。

背景技术

无线网络通信的传输距离通常是有限的，采用Mesh网络技术可以扩展无线网络通信的传输距离。

这是由于在Mesh网络中，任何无线节点设备都可以同时作为路由器，网络中的每个节点都可以发送和接收信号，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信，从而可以实现更远范围的传输距离。

基于mesh网络的特点，在实际应用时，mesh组网一般都是由一个中继器和多个节点设备组成，中继器连接互联网，而节点不能直接连接互联网，因此所有终端的数据都需要经过节点到中继器后才能进行上传。由于节点的数量多，数据通过节点到中继器的传输路径同样多样，使用时往往会选择信号强度最好的一个传输路径并进行存储，后续数据传输均使用该条传输路径。

存储传输路径虽然能够方便数据传输，但是也会占用节点的存储空间，在mesh组网中的节点数量越多，需要存储的传输路径就越多，需要的存储空间就越大，节点所对应的设备的成本就越大。

发明内容

为了降低设备成本，本申请提供一种mesh组网数据传输方法及存储介质。

第一方面，本申请提供一种mesh组网数据传输方法，采用如下的技术方案：

一种mesh组网数据传输方法，包括以下步骤：

终端基于预设的启动条件向相应的节点传输第一启动指令，将接收到第一启动指令的节点定义为源点；

源点响应第一启动指令启动并基于预设的探索规则获取若干条从源点到中继器的传输路径，传输路径包括途径节点的编号；

基于预设的筛选方法从若干条传输路径中选择一个传输路径，并将传输路径存储到源点中；

终端向源点传输数据，源点将传输路径和数据绑定，并按传输路径向中继器传输数据；

数据传输完毕后，源点删除传输路径。

通过采用上述技术方案，每次终端需要发送数据时，由源点开始探索出传输路径，当终端依照传输路径完成数据传输后，源点再将传输路径删除，使得源点无需长期存储传输路径，降低对节点的存储要求，还可以降低节点的成本。

可选的，所述预设的探索规则包括：

启动后的源点生成编号链，编号链包括源点对应的编号；

源点基于预设的第一匹配方法判断能否与中继器建立通信连接，若能，将编号链传输给中继器；若不能，

则基于预设的第二匹配方法判断是否存在相邻的节点，若存在相邻的节点，则复制出与相邻的节点数量相同的编号链，编号链与相邻的节点一一对应，将相邻的节点的编号添加到对应的编号链中，并向相应节点发送第二启动指令，第二启动指令包括相应的编号链；

相邻的节点接收到第二启动指令后启动并基于第一匹配方法重复上述操作，直到将编号链传输给中继器，中继器接收的编号链即为传输路径。

通过采用上述技术方案，节点在无法直接连接中继器的情况下，节点先探索相邻的节点，通过相邻的节点不断接近中继器，直到能够通过相邻的节点连接中继器，实现长距离的数据传输。

可选的，若存在相邻的节点，则复制出与相邻的节点数量相同的编号链，还包括：

若存在相邻的节点，判断相邻的节点的信号强度是否超过预设值，若相邻的节点的信号强度超过预设值，则复制出该节点对应的编号链；若否，则不动作。

通过采用上述技术方案，向信号强度弱的节点发送数据，容易导致数据丢失，那么将信号强度弱的相邻节点排除掉，减少不稳定且不必要的传输路径的探索。

可选的，若相邻的节点的信号强度超过预设值，则按信号强度从大到小的顺序，筛选出前m个节点，并复制出与筛选出的节点数量相同的编号链。

通过采用上述技术方案，当具有较多数量的相邻节点的信号强度超过预设值时，只选取前m个节点，也就是最多只会基于当前节点再分出m个传输路径，对传输路径的数量进行进一步的控制。

可选的，所述预设的筛选方法包括：比较传输路径中节点跳转的次数，选择节点跳转次数最少的传输路径；若节点跳转次数最少的传输路径有多个，则按预设的价值公式计算各个传输路径的价值函数，并选择价值函数最高的传输路径；若价值函数最高的传输路径仍有多个，则从中随机选取一个传输路径。

通过采用上述技术方案，跳转次数越多，后续数据在相邻节点之间的传输次数就越多，而每次在相邻节点之间的数据传输都存在一定的数据丢失的风险，因此需要减少跳转次数，并且影响到的节点少，还能够降低节点能源的消耗。

可选的，在将相邻的节点的编号添加到对应的编号链中时，还将相邻节点之间的信号强度添加到对应的编号链中，并将编号链中的信号强度按照添加顺序分别定义为L1、L2、...、Ln，所述价值公式为价值函数=K*(L1+L2+...+Ln)，其中，K*n=1。

通过采用上述技术方案，价值函数与传输路径上所有相邻节点的信号强度均有关系，信号强度有强有弱，但要判断整个传输路径的稳定性，就需要综合所有信号强度，也就是通过价值函数来判断，价值函数越高，对应的传输路径越稳定。

可选的，还包括与节点对应的序号，所述序号与相应节点的编号绑定，所述序号为相应节点到中继器的跳转次数，节点基于预设的第二匹配方法判断出处在相邻的节点时，基于当前节点对应的序号，选择序号更低的相邻节点来复制出对应的编号链。

通过采用上述技术方案，在探索传输路径时，相邻节点之间的序号需要按照从高到低的顺序排序，保障数据传输能够逐渐靠近中继器，而不会出现绕远路的情况。

可选的，在将传输路径存储到源点之后，源点删除传输路径之前，传输路径中的相邻节点之间的信号强度低于预设值时，源点删除传输路径，并基于预设的探索规则重新获取传输路径。

通过采用上述技术方案，传输路径在确定下来后并不是无法改变的，一旦传输路径无法顺利传输数据，那就会放弃掉当前的传输路径并重新开始探索新的传输路径，确保数据的数量传输。

第二方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：

一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述方法的计算机程序。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

通过临时性地探索传输路径来传输数据，无需长期存储传输路径，对于节点的存储能力没有过高要求，降低节点的设备成本；

对探索出的相邻节点进行适当的筛选，减少探索出的传输路径的数量，降低所影响到的节点的数量，从而降低整体的能源消耗。

附图说明

图1是本申请实施例的系统结构示意图。

图2是本申请实施例的整体流程框图。

附图标记说明：1、中继器；2、节点；3、终端。

具体实施方式

以下结合附图1-2对本申请作进一步详细说明。

一种mesh组网系统，参见图1，包括中继器1和若干节点2。中继器1具有连通互联网的能力，并且中继器1和节点2之间具有无线通讯功能，相邻节点2之间也具有无线通讯功能。处在中继器1无线通讯范围内的节点2直接与中继器1进行无线通讯，处在中继器1无线通讯范围外的节点2则借助其他节点2来间接地与中继器1进行通讯。终端3可以是智能水表、智能电表等等。

节点2为无线mesh路由器，多个节点2构成网状网络。其中，大部分节点2分别对应一个终端3并用于向中继器1传输相应终端3生成的数据，终端3与对应的节点2之间可以是有线传输方式，也可以是无线传输方式。而剩余的少量节点2则未与终端3对应，后者的作用是为前者提供连通中继器1的信号中转点。

本申请实施例公开一种mesh组网数据传输方法，应用在上述系统中，终端3基于预设的启动条件向相应的节点2传输第一启动指令，将接收到第一启动指令的节点2定义为源点，源点响应第一启动指令启动并基于预设的探索规则获取若干条从源点到中继器1的传输路径，基于预设的筛选方法从若干条传输路径中选择一个传输路径，并将传输路径存储到源点中，终端3向源点传输数据，源点将传输路径和数据绑定，并按传输路径向中继器1传输数据；数据传输完毕后，源点删除传输路径。

参照图2，mesh组网数据传输的具体方法包括以下步骤：

S100、终端3基于预设的启动条件向相应的节点2传输第一启动指令，将接收到第一启动指令的节点2定义为源点。

预设的启动条件有多种，可以是定时启动，也可以是人工按键的方式触发，还可以是达到预设的标准后启动。具体的启动条件需要根据终端3的实际使用来设定。例如需要人工决定数据的发送，则启动条件为人工按键的方式触发；再例如终端3为智能水电表时，其应用在水电抄表行业中，那么启动条件更适合设定为定时启动。

源点与其他节点2并没有实际的区别，且源点会随着不同终端3的数据发送而不断变化，当终端3的数据发送完毕后，对应的源点即自动恢复为节点2。

为节省能源，节点2具有休眠功能，且在日常使用时节点2均处在休眠状态。因此终端3在传输数据前先发送第一启动指令以使源点脱离休眠状态。

S200、源点响应第一启动指令启动并基于预设的探索规则获取若干条从源点到中继器1的传输路径。

本申请实施例中对于节点2的存储容量没有过高的要求，这是由于不同节点2到达中继器1的传输路径并不会长期存储在节点2中。而是在需要进行数据传输时，临时性地寻找一条合适的传输路径，在数据传输之前会临时将传输路径存储起来，但数据完成传输后就会将传输路径删除。这样一来，对于节点2的存储容量就没有过多要求，但相应的数据传输的速度就会受到临时寻找传输路径的影响而无法做到即时传输，因此，本申请的数据传输方法更加适用于水电抄表等不要求太高时效性的行业中。

传输路径包括从源点开始到中继器1的所有途径节点2的编号以及节点2间的信号强度，每个编号还绑定有序号，其中，编号为用于识别节点2的标识，每个编号对应一个节点2。序号是相应节点2到中继器1的最短跳转次数，例如序号为6，就代表该节点2发出的信号要最少经过六次跳转才能达到中继器1。序号是可以变更的，例如当中继器1的位置发生移动时，原先靠近中继器1的节点2变成远离中继器1，那该节点2对应的序号就会变大。传输路径中各个节点2的序号不重复，且序号从源点往中继器1依次从大到小排列。而信号强度指的是相邻节点2之间在通讯时信号的强弱，相邻节点2指的是序号相邻的节点2，而不是节点2安装位置上的相邻关系。另外，每个节点2中均存储有中继器1的型号。当中继器1存在多个时，节点2的序号为该节点2到其存储型号所对应的中继器1的跳转次数。

预设的探索规则包括：

启动后的源点生成编号链。

源点基于预设的第一匹配方法判断能否与中继器1建立通信连接，若能，将编号链传输给中继器1；若不能，

则基于预设的第二匹配方法判断是否存在相邻的节点2，若存在相邻的节点2，则复制出与相邻的节点2数量相同的编号链，编号链与相邻的节点2一一对应，将相邻的节点2的编号添加到对应的编号链中，并向相应节点2发送第二启动指令，第二启动指令包括相应的编号链；

相邻的节点2接收到第二启动指令后启动并基于第一匹配方法重复上述操作，直到将编号链传输给中继器1，中继器1接收的编号链即为传输路径。

其中，编号链是若干编号的集合，并且编号链中的编号是按照添加到编号链的时间顺序进行排序的。编号链最初仅包括源点对应的编号，随着节点2的不断探索而不断记录途径节点2的编号，当编号链从源点开始一直记录到中继器1时，编号链即为传输路径。当一个节点2探索出多个相邻节点2时，单条编号链无法记录多个分支出的传输路线，因此要对编号链进行复制以分别记录相应的传输路线。

第一匹配方法包括：

节点2向外发送第一探索信号；第一探索信号包括中继器1的型号和相应节点2的编号。

中继器1接收到第一探索信号后识别第一探索信号中的型号是否与自身型号一致，若一致，则根据第一探索信号中的编号向对应的节点2发送第一回复信号，若不一致，则中继器1不动作。

节点2在发出第一探索信号后启动第一预设时间的倒计时，若节点2在第一预设时间内接收到第一回复信号，则完成节点2与中继器1建立通讯连接；反之，则节点2未与中继器1建立通信连接。

第一预设时间由人工设定。型号为用于识别中继器1的标识，每个型号对应一个中继器1。

第二匹配方法包括：

节点2向外发送第二探索信号，第二探索信号包括相应节点2的编号。

任意节点2接收到第二探索信号后判断，根据第二探索信号中的编号向相应的节点2发送第二回复信号，第二回复信号包括该节点2的编号。

节点2在发出第二探索信号后启动第二预设时间的倒计时，若节点2在第二预设时间内接收到第二回复信号，则存储第二回复信号中的编号。

第二预设时间由人工设定。第一探索信号中具有中继器1的型号，使得第一探索信号具有明确的接收对象，其他节点2和其他中继器1均不会响应第一探索信号。但第二探索信号不同于第一探索信号，其他节点2只要能够接收到第二探索信号就会反馈出第二回复信号，这会导致一个节点2可能接收到很多的第二回复信号，而实际上每个节点2并不需要探索到过多的相邻节点2，因此还需要对相邻节点2做一定的筛选。

具体的相邻节点2的筛选方法包括：

第二回复信号还包括相应节点2的序号，根据接收第二回复信号的节点2所对应的序号，筛选出序号更低的第二回复信号。

另外，经过第一次筛选后的第二回复信号还需将其信号强度与预设值进行比较，判断该信号强度是否超过预设值，若信号强度未超过预设值，则节点2不存储相应第二回复信号中的编号。

若该信号强度超过预设值，则暂时存储相应第二回复信号中的编号及其信号强度。当第二预设时间结束后，则按信号强度从大到小的顺序对所有存储的编号进行排序，筛选出前m个编号，后续只需复制出与筛选出编号相对应的m个编号链即可。当然若满足上述筛选条件的第二回复信号的数量未能达到m个，则存在几个满足条件的编号，即复制几个编号链。并且复制后的编号链除了需添加对应节点2的编号，还需要添加所接收的第二回复信号的信号强度。

由于节点2之间搭建的是网状网络，节点2到中继器1的路径并不唯一，源点在探索过程中容易出现多个传输路径均可以到达中继器1的情况。此时就需要进行S300。

S300、基于预设的筛选方法从若干条传输路径中选择一个传输路径，并将传输路径存储到源点中。

传输路径的筛选是由中继器1完成的，而中继器1完成筛选后，筛选出的传输路径由中继器1逆向传输给源点。

传输路径的筛选方法包括：

比较传输路径中节点2跳转的次数，选择节点2跳转次数最少的传输路径；若节点2跳转次数最少的传输路径有多个，则按预设的价值公式计算各个传输路径的价值函数，并选择价值函数最高的传输路径；若价值函数最高的传输路径仍有多个，则从中随机选取一个传输路径。

其中，价值公式为价值函数=K*(L1+L2+...+Ln)，K为系数，n是正整数，n+1为编号链中节点2的数量，K*n=1，L1、L2、...、Ln均代表第二回复信号的信号强度，且分别对应编号链中从源点开始的所接收到的第二回复信号的信号强度。对于传输路径而言，其跳转次数越少越好，而在跳转次数相同的情况下，则价值函数越高越好。跳转次数少或价值函数高的传输路径，其数据传输的稳定性也高。

另外，中继器1筛选出合适的传输路径后，中继器1需要向源点发送信息以告知源点筛选结果，中继器1只要以传输路径的逆向顺序即可将信息顺利传送到源点。例如，源点的编号为23时，源点经过两个节点2连接中继器1，这两个节点2的编号分别为44、34，那从源点到中继器1的路径为（23-44-34），中继器1到源点的路径为（34-44-23）。

若源点启动后的第三预设时间内一直没有接收到中继器1传回的传输路径，则源点会重新按照探索规则进行传输路径的探索，并重新开始第三预设时间的计时，直到接收到中继器1回传的传输路径。

S400、终端3向源点传输数据，源点将传输路径和数据绑定，并按传输路径向中继器1传输数据。

由于传输路径中的相邻节点2之间的信号强度突然变弱并低于预设值时，若强行进行数据传输，将无法保障数据的完整性。因此一旦出现上述情况，相邻节点2中高序号的节点2向源点发送反馈信号，源点接收到反馈信号后删除传输路径，并重新跳转到S200以重新探索传输路径。

S500、数据传输完毕后，源点删除传输路径。

数据传输完毕后，中继器1会向源点传输完成信号，源点接收到完成信号后即会删除在S300中存储的传输路径。

本申请实施例还公开一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有一个或者多个预设的计算机程序，预设的计算机程序被处理器执行时实现上述的一种mesh组网数据传输方法的步骤。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。