自组网中节点的数据传输方法、装置及存储介质

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种自组网中节点的数据传输方法、装置及存储介质。

背景技术

自组网技术快速组网和自愈合等优点，在应急和救援场景越来越得到客户关注和认同。目前，自组网技术普遍采用TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)方式进行资源调度，每个子网中在同一时刻只允许一个节点进行数据发送，其他节点处于接收状态，子网中所有节点共享子网系统带宽。网络拓扑包括链型、星型和网状等拓扑结构。实际使用场景中，不同发射功率的设备混合组网，其中大功率设备覆盖距离远，主要用于数据传输，小功率设备覆盖距离近，主要用于前端数据采集。

采用现有的TDMA技术，每个节点进行数据传输时都会分配时隙资源，为了避免相互之间的干扰，任何时刻只有一个节点进行数据发送，其他节点处于数据接收状态，所有节点共享系统带宽。该网络需要维护拓扑和路由信息，主要通过广播的形式发送控制信息，控制信息大量占用网络带宽，降低了有效数据传输效率。每个节点都支持中继功能，所以无法进行休眠。可见，现有自组网中资源调度算法，所有节点共享系统带宽，任意时刻只有一个节点进行发送，无法进行时隙复用，限制了网络系统带宽，整个网络系统带宽很低；另外，由于自组网里需要在全网传输拓扑和路由信息，节点多的时候这部分控制信息的开销非常大，进一步降低了系统带宽。

发明内容

本申请提供了一种自组网中节点的数据传输方法、装置及存储介质，以解决现有的自组网中任何时刻只有一个节点进行数据发送，其他节点均处于数据接收状态，导致网络系统带宽较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种自组网中节点的数据传输方法、装置及存储介质。

第一方面，本申请提供了一种自组网中节点的数据传输方法，包括：确定所述自组网中节点M的发送时隙，其中，所述发送时隙为所述自组网中与所述节点M相距目标跳数的节点N发送数据的发送时隙，所述目标跳数为大于或等于1的正整数跳数；在所述发送时隙所述节点M向与其相邻的节点L发送数据；其中，所述自组网中的节点类型包括骨干节点和末端节点，所述骨干节点为所述自组网中的中继节点，所述末端节点为所述自组网中不具备中继功能的节点，且所述末端节点的覆盖距离为在以所述末端节点为中心的局部区域内，所述覆盖距离不超过到与所述末端节点相距1跳的骨干节点的距离；所述节点M为所述末端节点，所述节点N和所述节点L为所述骨干节点，所述节点L与所述节点M相距1跳，且对所述节点M进行管理。

第二方面，本申请提供了一种自组网中节点的数据传输装置，包括：确定模块，用于确定所述自组网中节点M的发送时隙，其中，所述发送时隙为所述自组网中与所述节点M相距目标跳数的节点N发送数据的发送时隙，所述目标跳数为大于或等于1的正整数跳数；第一发送模块，用于在所述发送时隙所述节点M向与其相邻的节点L发送数据；其中，所述自组网中的节点类型包括骨干节点和末端节点，所述骨干节点为所述自组网中的中继节点，所述末端节点为所述自组网中不具备中继功能的节点，且所述末端节点的覆盖距离为在以所述末端节点为中心的局部区域内，所述覆盖距离不超过到与所述末端节点相距1跳的骨干节点的距离；所述节点M为所述末端节点，所述节点N和所述节点L为所述骨干节点，所述节点L与所述节点M相距1跳，且对所述节点N进行管理。

第三方面，提供了一种空调器控制设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；

存储器，用于存放计算机程序；

处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现第一方面任一项实施例所述的自组网中节点的数据传输方法的步骤。

第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项实施例所述的自组网中节点的数据传输方法的步骤。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

通过本申请实施例提供的该方法，由于末端节点的覆盖距离为在以该末端节点为中心的局部区域内，且覆盖距离不影响该末端节点所临近的骨干节点的接收链路以及所临近的其他末端节点的接收链路，因此，自组网中的节点M可以在复用骨干节点N的发送时隙的同时，不会影响骨干节点N发送数据，即末端节点和骨干节点可以共享时隙资源，在同一时刻发送数据而互不干扰，从而有效提升系统带宽，解决了现有的自组网中任何时刻只有一个节点进行数据发送，其他节点均处于数据接收状态，导致网络系统带宽较低的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中自组网的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种自组网中节点的数据传输方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的一种自组网中节点的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种自组网中节点的数据传输方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种自组网中节点的数据传输装置的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为现有技术中自组网的结构示意图，节点N0、N1、N2、N3和N4，一般采用背负台和车载台等大功率设备，进行远距离传输；N5、N6、N7和N8，一般采用手持台小功率设备，作为采集节点收集前方数据，进行局部区域覆盖，每个节点(N0、N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7和N8)进行数据传输时都会分配时隙资源，为了避免相互之间的干扰，任何时刻只有一个节点进行数据发送，其他节点处于数据接收状态，9个节点共享系统带宽。由于需要维护网络拓扑和路由信息，主要通过广播的形式发送控制信息，控制信息大量占用网络带宽，降低了有效数据传输效率。每个节点都支持中继功能，所以无法进行休眠。现有技术中控制信息开销大，所有节点共享系统带宽，又无法时隙复用，任意时刻只有一个节点进行发送，网络带宽低。

图2为本申请实施例提供的一种自组网中节点的数据传输方法的流程示意图，如图2所示，本申请实施例中的方法步骤包括：

步骤202，确定自组网中节点M的发送时隙，其中，发送时隙为自组网中与节点M相距目标跳数的节点N发送数据的发送时隙，目标跳数为大于或等于1的正整数跳数；

步骤204，在发送时隙节点M向与其相邻的节点L发送数据；

其中，自组网中的节点类型包括骨干节点和末端节点，骨干节点为自组网中的中继节点，末端节点为自组网中不具备中继功能的节点，且末端节点的覆盖距离为在以末端节点为中心的局部区域内，覆盖距离不超过到与末端节点相距1跳的骨干节点的距离；节点M为末端节点，节点N和节点L为骨干节点，节点L与节点M相距1跳，且对节点M进行管理。此外，自组网中的相邻节点是指相距仅1跳的两个节点。

也即在具体实施例中，在网络规划时可以进行分层设计，将自组网分成骨干网和末端子网。组网时大功率设备默认作为骨干网络中的骨干节点，小功率设备默认作为末端子网中的末端节点，在具体示例中，末端节点(小功率设备)发射功率比骨干节点(大功率设备)小10dB以上，而且管理骨干节点对于下挂末端节点进行功率控制，将末端节点覆盖距离限制在局部区域，因此不会影响临近骨干节点和临近末端节点接收链路，避免了末端节点发送时对临近节点的干扰。另外，由于本申请实施例中的骨干节点不仅具有中继功能，还可以对末端节点进行管理，而末端节点无中继功能，接受骨干节点管理，因此末端节点会接入最临近的骨干节点，被接入的骨干节点定义为管理骨干节点，末端节点属于下挂末端节点。管理骨干节点是下挂末端节点的网关，由骨干节点对末端节点进行资源管理和功率控制，在具体示例中以图3的自组网为例，其中，N0，N1，N2，N3和N4为骨干节点，M0，M1，M2和M3为末端节点，其中，N3对M0和M1进行管理，N4对M2和M3进行管理；在末端节点需要像骨干节点N3发送数据时，可以复用骨干节点N0向骨干节点N1发送数据的时隙，由于末端节点的覆盖距离不影响该末端节点所临近的骨干节点的接收链路以及所临近的其他末端节点的接收链路，则M0发送数据不会对N1、N2以及N4接收造成干扰。

通过上述步骤202和步骤204可知，由于末端节点的覆盖距离为在以该末端节点为中心的局部区域内，且覆盖距离不影响该末端节点所临近的骨干节点的接收链路以及所临近的其他末端节点的接收链路，因此，自组网中的节点M可以在复用骨干节点N的发送时隙的同时，不会影响骨干节点N发送数据，即末端节点和骨干节点可以共享时隙资源，在同一时刻发送数据而互不干扰，从而有效提升系统带宽，解决了现有的自组网中任何时刻只有一个节点进行数据发送，其他节点均处于数据接收状态，导致网络系统带宽较低的问题。

在本申请实施例的可选实施方式中，对于上述步骤202中涉及到的确定自组网中节点M的发送时隙的方式，进一步可以包括：

步骤11，在自组网中存在与管理末端节点M的骨干节点L相距跳数大于1的骨干节点的情况下，将与骨干节点L相距跳数大于1的骨干节点确定为预设节点集合中的节点；

步骤12，从预设节点集合中选择与节点L相距跳数最远的节点N，并将节点N发送数据的发送时隙确定为节点M的发送时隙；

步骤13，在自组网中不存在与管理节点M的骨干节点L相距跳数大于1的节点L的情况下，将节点L发送数据的发送时隙确定为节点M的发送时隙。

其中，自组网中不存在与管理节点M的骨干节点L相距跳数大于1的节点L的情况包括与骨干节点L相距跳数为1和除了骨干节点L外没有其它节点的情况。

通过上述步骤11至步骤13，在本申请实施例中节点M可复用的发送时隙优选为与节点M相距跳数大于1的骨干节点，以图3为例的自组网，节点M为MO，则可以复用NO向N1发送数据的发送时隙，或者是复用N1向N0或N2发送数据的发送时隙，由于M0的覆盖距离在局部范围内，则M0复用N0和N1的发送时隙均不会干扰到其对应的接收节点的接收，当然在具体示例中，复用时隙的节点可以是离MO越远越好，即在图3的示例中N0的发送时隙是最优的。另外，如果当前自组网中不存在离末端节点条数大于1的骨干节点，则可以复用该末端节点对应的管理节点的发送时隙，通常情况下，管理节点在接收末端节点发送的数据时，不会再向其他节点发送数据，即使管理节点需要向其他骨干节点发送数据，由于末端节点的覆盖距离在局部范围不影响其他节点的接收，从而实现了末端节点和骨干节点可以共享时隙资源，在同一时刻发送数据而互不干扰，有效地提升了系统带宽。

在本申请实施例的可选实施方式中，本申请实施例的方法还可以包括：

步骤206，将自组网中的骨干节点切换为末端节点；和/或，

步骤208，将自组网中的末端节点切换为骨干节点。

也就是说，在本申请实施中自组网中各节点的类型可以根据需求进行类型切换，以图3为例，可以将M0由末端节点切换为骨干节点，也可以将N0由骨干节点切换为末端节点，通过该方式可以根据需要对自组网中的节点的类型进行切换，以满足自组网的资源调度需求。在具体应用场景中可以通过在节点上设置开关，并通过开关来改变节点在自组网络中的节点属性，该开关可以是通过软件来控制也可以是硬件开关。例如，在节点设备上有一个功率开关，当开启开关时，节点设备作为大功率设备以骨干节点角色接入自组网，当关闭开关时，节点设备降低功率以小功率的末端节点角色接入自组网。

在本申请实施例的可选实施方式中，本申请实施例的方法还可以包括：

步骤210，统计自组网中骨干节点的网络拓扑信息和路由信息；

步骤212，在自组网中广播网络拓扑信息和路由信息。

由于在自组网初始状态以及自组网中节点类型变化之后需要维护网络拓扑和路由信息，末端节点的网络拓扑和路由信息由管理骨干节点进行代理管理，则本申请实施例中所涉及到的自组网只需要传输骨干节点网络拓扑和路由信息即可，相比现有技术中的自组网由于没有对节点进行类型划分，需要维护所有节点的网络拓扑信息和路由信息；本申请实施例中，由于管理骨干节点作为网关管理下挂的末端节点，末端节点的网络拓扑和路由信息由管理骨干节点进行代理，自组网中不需要传递末端节点的网络拓扑和路由信息，从而节省了大量控制带宽，节省的控制带宽可以用于传输有效数据。因为网络拓扑和路由信息都是广播发送，对应的MCS(Modulation and Coding Scheme，调制与编码策略)非常低，即使少量的广播信息，也会占用大量空口带宽，而数据传输都是单播，MCS较高，两者差距N(通常情况下为6)倍以上，节省的控制带宽可以传输N倍以上的有效数据。如果骨干节点数是n，末端节点数是m，总节点数是n+m，则采用此方案，可以节省m/(n+m)*K控制信息，其中K是一个常数，代表一个节点拓扑信息和路由信息占用带宽。如果有效数据和控制信息之间比值是Coeff(节省的1Byte控制信息可以用来传输Coeff Bytes的有效数据,Coeff一般大于等于N)，则增加数据带宽是m/(n+m)*K*Coeff。以图3为例，M0、M1、M2和M3不需要广播拓扑和路由信息，节省了K*4/9的控制信息，从而增加了K*4*6/9有效数据传输带宽。

在本申请实施例的可选实施方式中，本申请实施例的方法还可以包括：

步骤214，在节点M无业务传输的情况下，控制节点M进入休眠状态。

步骤216，在节点L有数据发送给节点M的情况下，通过节点L向节点M发送控制信息，其中，控制信息用于控制节点M退出休眠状态，进入正常收发模式；或，

步骤218，在节点M有数据发送给节点L的情况下，退出所述休眠状态，节点M向节点L发送上行连接请求消息；

步骤220，在节点M接收到节点L响应于上行连接请求消息发送的确认信息后，节点M进入正常收发模式。

下面结合本申请的具体实施例对本申请进行举例说明，该具体实施例提供了一种自组网中节点的数据传输方法，如图4所示，该方法的步骤包括：

步骤401，对自组网中的节点进行分层，其中，大功率设备确定为骨干节点，小功率设备确定为末端节点；

步骤402，根据实际因为使用场景，并通过节点上的开关进行节点属性切换，即根据实际的应用场景调整各节点的骨干节点与末端节点的属性；

步骤403，末端节点接入到骨干节点，骨干节点作为末端节点网关，由骨干节点对下挂的末端节点进行管理；

步骤404，统计骨干节点的网络拓扑和路由信息，在网络中广播拓扑和路由信息；

步骤405，管理骨干节点对下挂的末端节点进行功率控制，将末端节点发射功率限制到局部覆盖，不影响其他区域的骨干节点和末端节点接收；

步骤406，末端节点(如节点m)有数据发送，索引末端节点对应的骨干节点(如n)

步骤407，确定与骨干节点距离大于或等于2跳的骨干节点，定义为集合S；

步骤408，判断是否找到满足条件的骨干节点；在判断为是的情况下，执行步骤409，在判断为否的情况下，执行步骤410；

步骤409，选择相距跳数最大的骨干节点，并定义为骨干X，在骨干节点X的发送时隙，末端节点(m)可以复用该时隙向管理骨干节点(n)发送数据；

其中，寻找那些跟管理骨干节点n距离大于1跳(即大于等于2跳)的骨干节点，定义此骨干节点集合为S，在集合S中优先选择跳数最大的骨干节点，定义此骨干节点为x，末端节点m复用骨干节点x的发送时隙，也就是在骨干节点x发送数据时隙，末端节点m同时向骨干节点n发送数据，从而复用空口资源，提高系统带宽。

步骤410，末端节点(m)借用管理骨干节点(n)的发送时隙，给管理骨干节点(n)发送数据。

其中，如果没有满足跳数大于或等于2的骨干节点集合S，末端节点m会借用管理骨干节点n的发送时隙给管理骨干节点n发送数据。目前的自组网中通常有6个以上骨干节点，4个以上末端节点，骨干节点数越多越容易找到集合S，所以在实际应用中，通过本申请中的方式可以方便得进行时隙复用，从而可以大幅度提升系统带宽。

可见，在本申请实施例中，末端节点无业务传输时进行休眠，周期性唤醒来接收管理骨干节点控制信息，从而最大限度节省发射功率，增加产品待机时间。如果管理骨干节点有数据发送给末端节点，通过控制指示发送给末端节点，当末端节点在唤醒后收到指示信息，则退出休眠模式，进行正常收发模式。如果末端节点有数据要发送给管理骨干节点，则立即退出休眠模式，在具体示例中该控制信息可以是SR(Scheduling Request，调度请求)，重新建立上行连接，等到管理骨干节点发送确认信息后，末端节点进入正常收发模式。

也就是说，在本申请实施例中，将自组网中的节点分成骨干节点和末端节点形式，采用骨干节点+末端节点架构进行同频组网，骨干节点作为中继节点，发射功率大，用于传输远距离，速率要求高的数据。末端节点没有中继功能，只跟最近的骨干节点进行通信；末端节点发射功率小，实现局部区域覆盖，覆盖距离只限于末端节点到最近骨干节点的距离。由于末端节点发射功率受限(发射功率小，而且可以通过功控进一步限制发射功率)，末端节点发送数据时，只有最近骨干节点能收到数据，其他骨干节点接收不到数据，从而避免对其他骨干节点的干扰。在末端节点满足功率受限条件下，末端节点和某些骨干节点可以共享时隙资源，在同一时刻发送数据而互不干扰，从而有效提升系统带宽。

由于现有的自组网中所有节点都是骨干节点，每个骨干节点通过控制消息向网络发送本节点拓扑信息，骨干节点数量多的时候，控制消息消耗非常大，大量占用系统带宽，造成系统带宽下降严重。本申请实施例中的自组网中，末端节点业务由最近骨干节点代理，不需要发送拓扑信息，从而大量节省了控制消息，将节省带宽用于传输有效数据，提升了系统传输带宽。且末端节点进行功率控制，节省发送功率，由于末端节点不需要支持中继功能，当该节点无业务时，可以进行周期性休眠，从而大幅度节省发射功率，增加系统待机时间。

对应于上述图2中自组网中节点的数据传输方法，本申请实施例还提供了一种自组网中节点的数据传输装置，如图5所示，该装置包括：

确定模块52，用于确定自组网中节点M的发送时隙，其中，发送时隙为自组网中与节点M相距目标跳数的节点N发送数据的发送时隙，目标跳数为大于或等于1的正整数跳数；

第一发送模块54，用于在发送时隙节点M向与其相邻的节点L发送数据；

其中，自组网中的节点类型包括骨干节点和末端节点，骨干节点为自组网中的中继节点，末端节点为自组网中不具备中继功能的节点，且末端节点的覆盖距离为在以末端节点为中心的局部区域内，覆盖距离不超过到与末端节点相距1跳的骨干节点的距离；节点M为末端节点，节点N和节点L为骨干节点，节点L与节点M相距1跳，且对节点M进行管理。

可选地，本申请实施例中的确定模块52进一步可以包括：第一确定单元，用于在自组网中存在与管理节点M的骨干节点L相距跳数大于1的骨干节点的情况下，将与节点L相距跳数大于1跳的骨干节点确定为预设节点集合中的节点；第二确定单元，用于从预设节点集合中选择与节点L相距跳数最远的节点确定为节点N，并将节点N发送数据的发送时隙确定为节点M的发送时隙；第三确定单元，用于在自组网中不存在与管理节点M的骨干节点L相距跳数大于为1的节点L的情况下，将节点L发送数据的发送时隙确定为节点M的发送时隙。

可选地，本申请实施例中的装置还可以包括：第一切换模块，用于将自组网中的骨干节点切换为末端节点；和/或，第二切换模块，用于将自组网中的末端节点切换为骨干节点。

可选地，本申请实施例中的装置还可以包括：统计模块，用于统计自组网中骨干节点的网络拓扑信息和路由信息；广播模块，用于在自组网中广播网络拓扑信息和路由信息。

可选地，本申请实施例中的装置还可以包括：第一控制模块，用于在节点M无业务传输的情况下，控制节点M进入休眠状态。

可选地，本申请实施例中的装置还可以包括：第二发送模块，用于在节点L有数据发送给节点M的情况下，通过节点L向节点M发送控制信息，其中，控制信息用于控制节点M退出休眠状态，进入正常收发模式；或，第三发送模块，用于在节点M有数据发送给节点L的情况下，退出休眠状态，触发节点M向节点L发送行连接请求消息；第二控制模块，用于在节点M接收到节点L响应于上行连接请求消息发送的确认信息后，触发节点M进入正常收发模式。

如图6所示，本申请实施例提供了一种空调器控制设备，包括处理器111、通信接口112、存储器113和通信总线114，其中，处理器111，通信接口112，存储器113通过通信总线114完成相互间的通信，

存储器113，用于存放计算机程序；

在本申请一个实施例中，处理器111，用于执行存储器113上所存放的程序时，实现前述任意一个方法实施例提供的自组网中节点的数据传输的控制方法，包括：

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前述任意一个方法实施例提供的自组网中节点的数据传输方法的步骤。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。