一种基于同步系统内的流量管理方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体为一种基于同步系统内的流量管理方法。

背景技术

无线通信技术在最近一段时间内发展迅速；虽然很多重要的通信系统仍旧采用有线连接的方式，但是在许多非关键性应用中，因为安装便利，受部署环境影响小的特点，无线通信也越来越多地被采用；比如在智能家居系统中，通过无线组网技术，比如ZigBee,Thread,Bluetooth Mesh，将不同的家用电器互通互联，用户可以在任何有电源的地方将感应灯，智能插座，传感器等设备进行供电，即可以在不预先铺设通信线缆的情况下建立一个智能控制网络；或者可以将内嵌无线智能控制器的家用电器通电后，控制器就能自动接入无线网络，随时接收用户在家里或者远程的控制；无线通信虽然很方便，也可以通过先进的组网技术快捷建立网络，但是和传统的有线连接比较，其存在一定的通信失败率；有线连接技术因为是建立在每根线缆等同于专线连接的方式将受控设备统一连接到主控设备；主控设备和某个受控设备之间的通信几乎不会被其它受控设备影响；而无线通信中由于无线介质的开放性，当主控设备和某一个受控设备进行无线通信时，其它受控设备的无线接收也会被影响；如果多个设备同时发起无线通信，无线信号在接收机端会互相干扰，导致通信失败；因此，急需基于同步系统内的流量管理方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明提供一种能减少和降低冲突的几率，保证通信的稳定性与可控性的基于同步系统内的流量管理方法，来解决上述现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于同步系统内的流量管理方法，在星形网络中，通过集中控制器周期性的向各个终端发布同步信号，供终端进行校准和更新，并将时间划分成不同的时隙，包括：

下行时隙，集中控制器向终端发送下行数据，终端保持侦听并接收配对的下行数据；

上行竞争时隙，各个终端以竞争的方式向集中控制器发送上行数据，进行入网请求，至入网同步成功；

上行非竞争时隙，各个终端主动向集中控制器发送数据，其中，上行非竞争时隙包括若干上行非竞争子时隙，各个终端进入和本终端对应的上行非竞争子时隙，并根据管理策略进行发送数据或放弃发送。

优选的，所述同步信号的周期随设备使用的晶振误差增加而减短，或随设备使用的晶振误差降低而加长。

优选的，所述终端校准为各个终端接收该同步信号后，将本地时间和集中控制器的时间对齐，并在下一次收到同步信号时，对齐时间的动作将再次进行；所述终端更新为，各个终端完成集中控制器针对当前终端的管理命令。

优选的，新的终端加入网络时，首先侦听同步信号，完成时间同步，并在同步信号内指定的上行竞争时隙内发送上行数据，若在下一次同步信号内或者某个下行时隙内终端接收到入网请求回复和子时隙分配信息，终端完成同步入网，进行完成设备注册；否则，终端反复执行在上行竞争时隙内发送入网请求，至入网同步成功。

优选的，所述管理策略为：首先检查是否允许发送，若不允许发送，终端进入接收或者待机状态，等待下个时隙；若允许，当前终端根据上行非竞争子时隙内定义的发送排序，进行前导码侦听；若检查到时间优先的其它终端发送的前导码，当前终端进入接收或者待机状态，等待下个时隙；若没有检测到其它时间优先的终端发送的前导码，当前终端开始发送上行数据，并在发送完成后，更新本地流量管理策略，返回时隙检查状态，等待下次时隙开始。

优选的，在管理策略中，若某个终端在N个上行非竞争子时隙内持续成功发送数据，则在接下来的连续M个上行非竞争子时隙内放弃发送。

与现有技术相比，本发明的有益效果：通过集中控制器周期性的向各个终端发布同步信号，将终端设备的时间同步到相同的时间上，进而可以将时间划分成不同的时间隙，即所有的通信的开始和结束都有可预见的开始和结束时间点，减少和降低冲突的几率，保证通信的稳定性与可控性，通过对时间隙进行功能区分，既满足双向通信的需求，也要满足高优先设备和低优先设备在通信机会上的调度管理，同时，通过上行非竞争子时隙的设置，并根据管理策略进行发送数据或放弃发送，为每个终端在每个时隙内增加发送机会，避免造成信道浪费，且无论是在当前时隙还是不同时隙内的终端设备不会出现竞争情况；在管理策略还可以防止子时隙内排序靠前的设备长时间强行占用时隙，以保留信道给当前子时隙内的其它设备。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的集中控制器周期性发送同步信号示意图；

图2是本发明不同的时隙的示意图；

图3是本发明基于非竞争子时隙的数据上行发送过程流程图；

图4是本发明集中控制器工作流程图；

图5是本发明终端设备入网流程图；

图6是本发明终端同步后运行流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-图2所示，一种基于同步系统内的流量管理方法，在星形网络中，随着时间的进行，终端设备和集中控制器上的时钟源会因为晶振的误差产生漂移，通过集中控制器周期性的向各个终端发布同步信号，供终端进行校准和更新，同时也是为了方便新加入星形网络的设备完成同步入网过，同步信号的周期随设备使用的晶振误差增加而减短，或随设备使用的晶振误差降低而加长；

其中，同步信号本身需要携带一些信息，供终端设备更新同步信息，同步时间包含了集中控制器的时间定义，星形网络内终端设备以集中控制器为准，集中控制器需要发布当前时间，而终端设备收到信息后，将本地时间和集中控制器的时间对齐；当下一次收到同步信号时，对齐时间的动作将再次进行，称为校准，当所有的终端设备和集中控制器的时间都对齐的时候，也就表示终端设备之间的时间是对齐的，终端更新为各个终端完成集中控制器针对当前终端的管理命令；

并将时间划分成不同的时隙，包括：

下行时隙，用于在整体网络时间同步的基础上某些时隙是保留给集中控制器发送下行数据的，在该时隙内，终端不能发送上行数据，而是保持侦听状态，接收集中控制器发送的无线信息，由于无线系统中并不是所有的数据通信方向都是从终端到集中控制器的，也需要有从控制器到终端的通信，以保证双向通信的实现；

上行竞争时隙，用于保留给所有终端，各个终端以竞争的方式向集中控制器发送上行数据，新的终端加入网络时，首先侦听同步信号，完成时间同步，并在同步信号内指定的上行竞争时隙内发送上行数据，若在下一次同步信号内或者某个下行时隙内终端接收到入网请求回复和子时隙分配信息，终端完成同步入网，进行完成设备注册；否则，终端反复执行在上行竞争时隙内发送入网请求，至入网同步成功；

上行非竞争时隙，各个终端主动向集中控制器发送数据，其中，上行非竞争时隙包括若干上行非竞争子时隙，各个终端进入和本终端对应的上行非竞争子时隙，并根据管理策略进行发送数据或放弃发送，其中，管理策略为：首先检查是否允许发送，若不允许发送，终端进入接收或者待机状态，等待下个时隙；若允许，当前终端根据上行非竞争子时隙内定义的发送排序，进行前导码侦听；若检查到时间优先的其它终端发送的前导码，当前终端进入接收或者待机状态，等待下个时隙；若没有检测到其它时间优先的终端发送的前导码，当前终端开始发送上行数据，并在发送完成后，更新本地流量管理策略，返回时隙检查状态，等待下次时隙开始；

在一具体实施例中，参考图3，为基于非竞争子时隙的数据上行发送过程图，为每个终端设备在每个时隙内增加发送机会，参考图3，子时隙内定义允许终端设备1、2、3发送数据；当时隙开始时，每个终端设备(除了本时隙内定义的第一个设备)都需要侦听固定长度的前导码，以确定是否有其它设备发送；如果有，当前设备就不能发送；如果没有，当前设备可以发送；如图3中终端设备3在时隙开始的时候将时间划分成三个部分，在第一部分时间内如果侦听到前导码的存在，终端设备1正在发送，则终端设备3在当前时隙不能发送；如果在第二部分侦听到前导码的存在，终端设备2正在发送，终端设备3不能在当前时隙发送；如果在前面两个部分没有侦听到前导码，终端设备3在第三部分时间内开始发送数据；通过适当扩展时隙长度，根据子时隙内定义允许的终端设备顺序，每个终端设备都有可能在当前时隙内获得发送机会，且无论是在当前时隙还是不同时隙内的终端设备不会出现竞争情况；同时，为了防止子时隙内排序靠前的设备长时间强行占用时隙，在最近N个子时隙内已经成功占用过发射时隙的终端设备，必须在接下来的连续M个子时隙内放弃发送，以留出空间，允许其它终端发送。

参考图4，为集中控制器和终端设备的工作流程图，星形网络的集中控制器开始工作后，会形成以本地时间为主的时间管理序列；如果当前时隙属于同步周期到期，则发送同步信号；如果不是同步周期到期，则检查当前是否是指定的下行时隙，如果是，则检查是否有下行数据发送，若有，则发送数据，否则，保持侦听上行频率；如果当前不是下行时隙，开始对上行频率进行侦听；如果时隙到期，没有收到数据，返回时隙检查状态，等到下个时隙开始重新检查任务；如果时隙到期前收到数据，检查是否是注册信息，如果是注册信息，对请求入网的终端进行验证，然后分配上行子时隙，更新信息后将新的同步信息放入发送缓存，等待下次同步周期时候下发；如果不是注册信息，则默认是普通的上行通信信息，集中控制器将数据上报后台做处理，然后返回时隙检查状态，等待下个时隙开始。

参考图5，为终端设备入网过程流程图，终端设备启动后，在指定的下行频率保持侦听状态，当接收到同步信号后，完成时间同步，然后在同步信号内指定的上行竞争时隙发送入网请求，发送完成后侦听下行频率，如果在下一次同步信号内或者某个下行时隙内终端接收到入网请求回复和子时隙分配信息，终端完成同步入网过程，否则，终端将再次在上行竞争时隙内发送入网请求，这个过程反复执行，直到入网同步成功。

参考图6，为终端同步后运行流程图，终端完成入网同步后，进入运行流程；首先终端检查时隙，如果当前时隙是同步信号下发时隙，即同步周期到了，终端进入接收状态，完成同步信号接收，时间校准，以及时隙定义更新；如果当前时隙是集中器下行时隙，终端设备进入接收状态，准备接收下行命令；如果当前是上行时隙，检查上行时隙所处的上行非竞争子时隙定义内是否允许本终端发送上行通信；若本终端不在该上行非竞争子时隙定义内，终端进入接收或者待机状态，等待下个时隙；若是，检查本终端是否有数据要发送上行；若没有数据要发送，终端进入接收或者待机状态，等待下个时隙；若有数据发送上行，终端检查本地流量管理策略是否允许发送，若不允许发送，终端进入接收或者待机状态，等待下个时隙；若允许，当前终端根据子时隙内定义的发送排序，进行前导码侦听；如果在轮到本终端发送前的时间点检查到其它终端发送的前导码，终端进入接收或者待机状态，等待下个时隙；若没有检测到其它终端的发送前导码，本终端开始发送上行数据；发送完成后，更新本地流量管理策略，返回时隙检查状态，等待下次时隙开始。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。