通信链路干扰识别方法、装置、目标网关以及存储介质与流程

本发明涉及通信链路，具体涉及通信链路干扰识别方法、装置、目标网关及存储介质。

背景技术：

1、zigbee 作为短距离无线通信技术，被广泛应用于智能家居领域，实现各类传感器终端设备的数据采集与交互。在实际居家使用环境中，受 wifi、电磁脉冲、网络拓扑变动等多种因素影响，zigbee 网络经常出现丢包问题，需要通过网络监测手段定位故障原因。

2、当前传统的 zigbee 网络监测方案，主要依赖 lqi（链路质量指示）这单一指标对网络通信质量进行评估判断。但居家环境下造成丢包的诱因复杂多样，既存在 wifi 信道抢占、脉冲射频干扰等外部射频干扰，也存在组网路由震荡等网络拓扑层面的问题。仅依靠lqi 单一指标，不能够对上述各类不同干扰场景进行有效区分，容易产生故障误判，无法精准定位丢包的真实根因，不利于开展后续故障排查与网络优化。

3、因此，如何准确对通信链路干扰进行识别，成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种通信链路干扰识别方法、装置、目标网关以及存储介质，以解决如何准确对通信链路干扰进行识别的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种通信链路干扰识别方法，应用于目标网关；该方法包括：接收云端设备发送的监测指令；监测指令中包括发生干扰的待监测目标设备对应的目标设备地址；基于目标设备地址，确定待监测目标设备对应的与目标网关通信链接的相关邻居设备；获取目标网关与相关邻居设备之间的通信数据；基于通信数据，确定目标网关与相关邻居设备之间的干扰类型。

3、本技术实施例提供的通信链路干扰识别方法，接收云端设备发送的监测指令。实现远程按需触发监测，不需要工程师到现场操作网关。只针对疑似故障设备下发任务，网关不会一直持续采集数据，节约网关算力与家庭上行带宽。

4、基于目标设备地址，确定待监测目标设备对应的与目标网关通信链接的相关邻居设备。igbee存在多跳中继转发，不只关注故障终端本身，同时定位整条通信链路上所有中继邻居；精准圈定采集对象，过滤无关节点，减少无效数据采集，保证故障链路完整可分析。获取目标网关与相关邻居设备之间的通信数据。拿到链路的多维度标准化通信数据（lqi、路由成本、收发报文增量、错误帧、信道忙计数等）；不再仅依靠单一lqi指标，为区分各类不同干扰提供充足的数据依据。基于通信数据，确定目标网关与相关邻居设备之间的干扰类型。可以自动区分多种不同故障，实现干扰根因自动识别，降低人工排查难度，为后续网关本地抗干扰、云端复盘优化提供判定依据。实现了准确对通信链路干扰进行识别。

5、在一种可选的实施方式中，获取目标网关与相关邻居设备之间的通信数据，包括：获取相关邻居设备对应的邻居设备地址标识；基于邻居设备地址标识，确定相关邻居设备对应的邻居链路质量指示；基于邻居设备地址标识，确定目标网关与邻居设备地址标识对应的相关邻居设备之间的目标通信链路；基于目标通信链路，确定目标网关基于目标通信链路进行通信的设备链路接收延迟以及设备链路发送延迟；基于目标通信链路，确定目标网关在预设上报周期内基于目标通信链路进行通信的网关周期内发送报文总增量、网关周期内接收报文总增量以及网关周期接收错误帧总增量；基于目标通信链路，获取目标通信链路对应的频段信道忙计数增量；基于邻居设备地址标识、邻居链路质量指示、设备链路接收延迟、设备链路发送延迟、网关周期内发送报文总增量、网关周期内接收报文总增量、网关周期接收错误帧总增量以及频段信道忙计数增量，生成目标网关与相关邻居设备之间的通信数据。

6、本技术实施例提供的通信链路干扰识别方法，获取相关邻居设备对应的邻居设备地址标识有。以邻居设备地址标识作为唯一检索主键，对每条链路做隔离标记，实现对多条中继链路的区分管理，避免不同设备的数据发生混淆，为后续各项指标查询提供查询依据。基于邻居设备地址标识，确定相关邻居设备对应的邻居链路质量指示。获取单条链路无线解调质量，得到无线信号衰减情况；弥补仅依靠报文统计无法判断无线信号好坏的缺陷，为识别多径谐波干扰提供关键指标。基于邻居设备地址标识，确定目标网关与邻居设备地址标识对应的相关邻居设备之间的目标通信链路。定位网关和邻居之间完整逻辑通信链路对象，把路由层、mac 层各类指标和实际通信链路绑定，便于批量读取该链路下全套通信参数。基于目标通信链路，确定目标网关基于目标通信链路进行通信的设备链路接收延迟以及设备链路发送延迟。获取双向路由损耗指标，能够识别人体移动遮挡、路由重构、新设备入网这类仅路由层异常、无射频噪声的故障，区分路由拓扑问题和射频干扰问题。基于目标通信链路，确定目标网关在预设上报周期内基于目标通信链路进行通信的网关周期内发送报文总增量、网关周期内接收报文总增量以及网关周期接收错误帧总增量。把协议栈持续累加原始计数器转化为周期增量数据，可以反映上报周期内瞬时网络变化；同时支持对接收错误帧做交叉校验修正，提升数据可信度，为识别流量洪水、外部射频设备干扰提供依据。基于目标通信链路，获取目标通信链路对应的频段信道忙计数增量。获取 cca 信道忙碌统计，感知 2.4g 信道被外部占用的程度，可识别 wifi 大文件抢占信道这类信道竞争类干扰，区分信道忙噪声和其他类型丢包。基于各类指标，生成目标网关与相关邻居设备之间的通信数据。将分散、底层的多类原始指标，封装成一套结构化标准化通信数据；便于本地缓存、周期上传云端，为云端自动判断干扰类型提供完整、规整的输入数据源。

7、在一种可选的实施方式中，基于通信数据，确定目标网关与相关邻居设备之间的干扰类型，包括：若通信数据中的网关周期内发送报文总增量与网关周期内接收报文总增量之和大于预设收发总报文阈值，则确定干扰类型为业务程序流量洪水；若通信数据中的网关周期内发送报文总增量小于预设发送报文阈值，且频段信道忙计数增量大于预设频段信道忙计数阈值，则确定干扰类型为上传超过预设内存阈值的文件抢占信道；若通信数据中的网关周期内发送报文总增量小于预设发送报文阈值，且通信数据中的网关周期内发送报文总增量与网关周期内接收报文总增量之和小于或者等于预设收发总报文阈值，且频段信道忙计数增量小于或者等于预设频段信道忙计数阈值，则确定干扰类型为频段全域电磁干扰。

8、本技术实施例提供的通信链路干扰识别方法，若通信数据中的网关周期内发送报文总增量与网关周期内接收报文总增量之和大于预设收发总报文阈值，则确定干扰类型为业务程序流量洪水。通过周期内全网报文总量识别网络内部业务过载问题，可以区分 “业务数据拥塞” 和外部射频干扰，避免把设备高频上报数据误判为无线干扰，为后续采用适配的流控、重传策略提供判断依据。若通信数据中的网关周期内发送报文总增量小于预设发送报文阈值，且频段信道忙计数增量大于预设频段信道忙计数阈值，则确定干扰类型为上传超过预设内存阈值的文件抢占信道。结合报文发送量与 cca 信道忙计数，精准识别wifi 占用 2.4g 信道导致 zigbee 发包失败的场景；区分信道竞争抢占和其他丢包原因，便于后续执行信道避让、调整报文重传策略。若通信数据中的网关周期内发送报文总增量小于预设发送报文阈值，且通信数据中的网关周期内发送报文总增量与网关周期内接收报文总增量之和小于或者等于预设收发总报文阈值，且频段信道忙计数增量小于或者等于预设频段信道忙计数阈值，则确定干扰类型为频段全域电磁干扰。在报文少、但 cca 失败不高的条件下识别微波炉、usb3.0 等宽带脉冲噪声干扰；和 wifi 信道抢占、业务流量洪水做区分，能够针对性选用长时延、大次数的重传策略，提升强噪声环境下报文投递成功率。

9、在一种可选的实施方式中，基于通信数据，确定目标网关与相关邻居设备之间的干扰类型，还包括：若设备链路接收延迟以及设备链路发送延迟均大于预设延迟阈值，则确定干扰类型为人体移动遮挡和/或路由自动修复和/或新设备入网；若邻居链路质量指示小于预设质量指示阈值，则确定干扰类型为多径谐波干；若网关周期接收错误帧总增量大于预设错误帧总增量阈值，则确定干扰类型为频段外部射频设备干扰。

10、本技术实施例提供的通信链路干扰识别方法，若设备链路接收延迟以及设备链路发送延迟均大于预设延迟阈值，则确定干扰类型为人体移动遮挡和 / 或路由自动修复和/ 或新设备入网。依靠双向路由成本识别仅拓扑、空间遮挡引发的异常，区分路由拓扑变化与射频噪声干扰；无需现场即可判断是人体遮挡、网络路由重构导致丢包，便于网关选用适配的阶梯式重试策略，避免不必要的信道切换。若邻居链路质量指示小于预设质量指示阈值，则确定干扰类型为多径谐波干扰。利用链路质量指示识别卷帘门、水箱等带来的多径衰落问题；采用芯片差异化阈值，避免不同硬件平台发生误判；区分单纯信号质量劣化和大量错包类干扰，为配置对应短周期重传策略提供依据。若网关周期接收错误帧总增量大于预设错误帧总增量阈值，则确定干扰类型为频段外部射频设备干扰。通过接收错误帧增量识别蓝牙 ota、医疗射频设备等同频段外部干扰；将该故障和 wifi 抢占、微波炉全域噪声做区分，便于网关启用长时延、高重试次数的发送策略，提升报文在外部射频干扰下的送达概率。

11、在一种可选的实施方式中，基于通信数据，确定目标网关与相关邻居设备之间的干扰类型之后，方法还包括：根据干扰类型，确定干扰类型对应的预设报文发送策略；基于预设报文发送策略再次发送待发送报文。

12、本技术实施例提供的通信链路干扰识别方法，根据干扰类型，确定干扰类型对应的预设报文发送策略。针对不同干扰场景匹配差异化的重传策略，不再使用统一固定的重传参数；策略支持远程配置更新，无需修改网关固件；为报文重传提供适配当前网络环境的控制参数，从源头减少无效重试对网络带宽的占用。基于预设报文发送策略再次发送待发送报文。按照干扰场景适配的时延、重试次数完成报文重传；结合消息队列管控、路由动态适配协同处理。在流量洪水场景避免加剧网络拥塞；在强电磁干扰场景加大重试能力；在瞬时遮挡场景使用阶梯退避快速尝试发包，提升报文投递成功率，实现识别干扰之后网关本地即时缓解丢包问题。

13、在一种可选的实施方式中，基于预设报文发送策略再次发送待发送报文，包括：将待发送报文放入网关独立发送消息队列，完成埋点登记；对预设报文发送策略进行解析，得到解析后预设报文发送策略将解析后预设报文发送策略与待发送报文进行上下文绑定；按照解析后预设报文发送策略对待发送报文进行发送；获取待发送报文对应的报文再次发送结果；根据报文再次发送结果进行处理。

14、本技术实施例提供的通信链路干扰识别方法，将待发送报文放入网关独立发送消息队列，完成埋点登记。对重传报文做统一托管管理；通过埋点记录报文关键元数据，便于识别信号衰减、邻居离线等链路异常，隔离重传报文与普通业务报文，防止重传报文扰乱正常业务报文调度。对预设报文发送策略进行解析，得到解析后预设报文发送策略。将配置形式的策略字符串转换为网关可执行的时延、重试次数 / 阶梯时延序列参数，实现配置与执行解耦，支持两种格式策略的兼容处理，为报文重传提供可执行的控制依据。将解析后预设报文发送策略与待发送报文进行上下文绑定。实现单报文粒度的策略控制，队列中不同报文可搭载不同重传策略互不干扰；同时继承路由调整相关配置，保证发送时优先使用适配的路由，提升重传的针对性。按照解析后预设报文发送策略对待发送报文进行发送。依据当前干扰场景执行对应等待时延与重试逻辑；发送等待期间可同步联动路由切换、信道避让、队列监控等配套动作，兼顾抗干扰效果与网络资源消耗。获取待发送报文对应的报文再次发送结果。及时拿到 mac 层真实收发状态，同步完成丢包事件快照归档，既作为后续分支处理的判断依据，也为云端事后故障复盘留存现场数据。根据报文再次发送结果进行处理。发送成功及时释放队列资源；发送失败按需继续重试，同时设置多重退出条件，避免无限无效重传消耗网络资源与网关算力，保障网络整体运行稳定性。

15、在一种可选的实施方式中，基于通信数据，确定目标网关与相关邻居设备之间的干扰类型之后，方法还包括：获取相关邻居设备对应的邻居设备地址标识；根据邻居设备地址标识、干扰发生时间、干扰类型、地理位置、路由链路进行排序展示，生成干扰日志；根据干扰日志，生成预设时长内的干扰报表；对干扰报表进行识别，根据识别结果，生成组网优化建议。

16、本技术实施例提供的通信链路干扰识别方法，获取相关邻居设备对应的邻居设备地址标识。以邻居设备地址标识作为唯一索引，将干扰事件精准绑定到对应的网络节点，实现按设备维度归集故障信息，避免不同设备的干扰数据混淆，为生成干扰日志提供设备标识基础。根据邻居设备地址标识、干扰发生时间、干扰类型、地理位置、路由链路进行排序展示，生成干扰日志。对干扰事件多维度排序归档，完整留存故障现场信息；支持运维人员回溯干扰发生前后网络状态，能够区分单点设备故障、片区网络异常、组网架构问题，实现远程故障复盘，减少现场勘查成本。根据干扰日志，生成预设时长内的干扰报表。对离散的干扰日志做周期聚合统计，直观呈现一段时间内干扰发生频次与分布；对不同类型故障做高亮标记，便于快速定位高频问题设备与高频干扰类型，方便运维批量排查网络隐患。对干扰报表进行识别，根据识别结果，生成组网优化建议。基于历史统计数据输出可落地的组网优化方案，不局限于处理单次瞬时丢包故障；从点位、信道、路由、中继等维度指导网络整改，长效降低全网丢包率，提升 zigbee 网络长期运行稳定性。

17、第二方面，本发明提供了一种通信链路干扰识别装置，应用于目标网关；装置包括：

18、接收模块，用于接收云端设备发送的监测指令；监测指令中包括发生干扰的待监测目标设备对应的目标设备地址；

19、第一确定模块，用于基于目标设备地址，确定待监测目标设备对应的与目标网关通信链接的相关邻居设备；

20、获取模块，用于获取目标网关与相关邻居设备之间的通信数据；

21、第二确定模块，用于基于通信数据，确定目标网关与相关邻居设备之间的干扰类型。

22、第三方面，本发明提供了一种目标网关，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的通信链路干扰识别方法。

23、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的通信链路干扰识别方法。

24、第五方面，本发明提供了一种计算机程序产品，包括计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的通信链路干扰识别方法。