一种基于周期性广播的电子价签自适应并发通信方法与流程

本发明涉及电子价签领域，具体为一种基于周期性广播的电子价签自适应并发通信方法。

背景技术：

1、电子价签（electronic shelf label, esl）系统已广泛应用于零售、仓储及物流领域，其核心功能是实时更新商品价格、库存状态及促销信息。典型的esl网络采用星型拓扑，由一个或多个接入点（ap）与大量终端价签组成，通信链路多为低功耗蓝牙（ble）或zigbee等短距无线协议。随着门店规模扩大，单ap需管理数千甚至上万个节点，这对通信效率、功耗和可靠性提出了严苛要求在数万级节点的高密门店或仓储网络中，电子价签（esl）面临以下痛点：

2、下行带宽挤占严重：传统的点对点轮询机制要求接入点在内存中维护海量节点状态并逐一下发唤醒指令，导致下行带宽极度受限；

3、并发碰撞引发雪崩：在无连接通信架构下，多个从长周期休眠中唤醒的价签若同时发起心跳上报，极易产生时隙碰撞。若无合理的退避与动态调度机制，会导致持续性的死锁碰撞或重传雪崩；

4、业务优先级干扰：双向通信中，无序的心跳上报往往会抢占宝贵的信道资源，导致核心业务，如商业变价指令下发延迟或失败。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于周期性广播的电子价签自适应并发通信方法，通过在协议底层重构上下行交互逻辑，实现了海量节点的高效、低功耗、免调度并发通信，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于周期性广播的电子价签自适应并发通信方法，应用于包含至少一个接入点和多个电子价签的星型物联网通信系统，包括以下步骤：

3、接入点按周期生成并发送广播帧，所述广播帧的数据载荷中结构化封装有全局上报序列号及下行业务指示信息，所述全局上报序列号随广播周期递增以提供全网同步的动态时间基准；

4、电子价签在预设的子事件窗口内唤醒并接收所述广播帧，通过解析所述广播帧同步本地时钟，并提取当前的所述全局上报序列号与所述下行业务指示信息；

5、响应于所述下行业务指示信息指示该电子价签无待处理的下行业务，且该电子价签本地记录的历史序列号与解析出的所述全局上报序列号的差值满足预设触发条件，所述电子价签激活内置的动态映射模块；

6、所述动态映射模块以该电子价签的物理唯一标识和提取的所述全局上报序列号作为联合输入参数，执行预设的哈希运算以输出时隙索引值，从而将当前周期的上报动作映射至该子事件窗口内一独立的目标应答时隙；

7、所述电子价签在所述目标应答时隙内定向发送上报数据至所述接入点，并在发送结束后转入休眠状态，以此实现无点名开销的自律并发上报。

8、作为优选，所述下行业务指示信息与上报动作之间存在非对称自适应挂起的交互约束：

9、响应于所述下行业务指示信息指示该电子价签存在待处理的优先下行业务，所述电子价签从所述广播帧中获取下行交互时隙，并强制截断所述动态映射模块的运行以挂起当前周期的上报任务；

10、所述电子价签在所述下行交互时隙内优先接收来自接入点的下行业务数据，保障核心控制流的绝对优先级，并在下一次唤醒且重新满足所述预设触发条件时恢复上报。

11、作为优选，所述方法还通过聚合隐式确认位图构建上下行的闭环碰撞检测，具体包括：

12、所述接入点在当前周期接收完毕后，基于各应答时隙内的数据解码状态生成一隐式确认位图，所述隐式确认位图中的各比特位与应答时隙的物理位置构成一一对应的映射关系，所述接入点将该隐式确认位图封装于后续周期的广播帧中；

13、所述电子价签在发送上报数据后的下一周期读取所述隐式确认位图，并利用其在上一周期由所述动态映射模块算出的所述目标应答时隙作为查找索引，定位所述隐式确认位图中对应的比特位；

14、若该比特位指示接收失败，所述电子价签判定上一周期发生哈希碰撞或信道衰落，并据此触发随机退避重传机制。

15、作为优选，所述随机退避重传机制利用网络拥塞状态实现退避周期的动态调节，具体包括：

16、所述接入点周期性统计所述隐式确认位图中指示失败的比特位比例，计算出当前网络的拥塞退避系数，并将所述拥塞退避系数随所述广播帧下发；

17、所述电子价签在触发重传时，提取所述拥塞退避系数，并将其输入至内置的随机数发生器中以调制输出范围，生成跨周期的延迟参数k；

18、所述电子价签在本地日历中将重传唤醒时刻设定为当前的所述全局上报序列号加上所述延迟参数k，在到达该时刻前保持深休眠，从而根据网络实时拥塞度将并发洪峰平摊至未来的不同周期。

19、作为优选，所述动态映射模块的计算过程受上报数据的业务类型控制，以实现物理层的服务质量隔离：

20、所述电子价签侦测待发送的上报数据类型；

21、若判定为常规状态数据，所述动态映射模块将所述物理唯一标识与所述全局上报序列号的哈希值对第一常数取模，将所述目标应答时隙限制在预先划定的常规映射区；

22、若判定为紧急告警数据，所述动态映射模块将所述哈希值对第二常数取模并叠加预设的时隙偏移量，将所述目标应答时隙强制路由至独立于所述常规映射区的紧急映射区，确保高优数据在信道拥堵时不受常规数据的碰撞干扰。

23、作为优选，所述接入点与所述电子价签通过共享哈希运算规则实现预测性下行捎带交互：

24、所述接入点在具有发送至目标电子价签的非紧急下行数据时，将其置于缓存队列；

25、所述接入点提取目标电子价签的唯一标识与当前的全局上报序列号，执行与所述电子价签完全同构的哈希运算，正向预判出该目标电子价签即将使用的目标应答时隙位置；

26、所述接入点在所述目标应答时隙的结束边缘触发下行发射机，利用该目标电子价签发送完毕后极短的接收机未关闭窗口，将所述缓存队列中的非紧急下行数据免寻呼地捎带下发。

27、作为优选，所述目标应答时隙的物理位置被复用为身份识别载体，以实现零负荷通信：

28、所述电子价签封装上报数据时，剔除其物理唯一标识字段，仅保留极简的业务状态码，生成零负荷数据包并在所述目标应答时隙内发出；

29、所述接入点在特定应答时隙内侦测到所述零负荷数据包后，提取该应答时隙的索引编号及当前的所述全局上报序列号，运行一预设的逆向推导算法，在接入点侧还原出发送该零负荷数据包的电子价签的物理唯一标识。

30、作为优选，所述基于零负荷通信的交互网络还集成有边缘计算定位功能：

31、多个处于相邻覆盖范围内的接入点同步侦听所述特定应答时隙，并记录各自接收到所述零负荷数据包的信号强度指示；

32、系统后端的边缘计算网关接收多台接入点上报的同一应答时隙的信号强度指示，结合权利要求7所述逆向推导出的物理唯一标识，运行空间三角定位算法得出该电子价签的实时物理坐标。

33、作为优选，所述哈希运算的输入参数在时间轴上具备强制突变交互特性：

34、由于所述全局上报序列号在每个周期强制递增，所述动态映射模块的输入参数组合在各个周期均不相同；当至少两个电子价签在第n个周期因运算结果相同而发生时隙碰撞时，在第n+1个周期，所述递增的全局上报序列号作为跳频种子促使所述至少两个电子价签的哈希运算结果产生确定性发散，从而在协议底层切断持续死锁碰撞的形成条件。

35、作为优选，所述预设触发条件通过比对本地状态与全局变量建立长效休眠交互逻辑：

36、所述电子价签根据自身电池容量或业务频率设定长休眠跨度阈值；

37、当所述全局上报序列号与本地记录的历史序列号的差值小于所述长休眠跨度阈值时，电子价签在解析完下行业务指示信息后立即阻断通信链路并进入低功耗状态，避免非必要的哈希运算与射频开启，实现系统级的能耗自适应控制。

38、综上所述，本发明有益效果是：

39、本发明通过全局上报序列号的引入，将集中式调度转化为终端分布式自律触发，彻底释放了接入点的下行算力与带宽，极大地提升了系统的网络节点容量，利用随周期递增的全局上报序列号作为动态哈希跳频种子。即使两个终端在本周期发生时隙碰撞，下一周期也会因种子改变而必然映射至不同时隙，确保了极高的通信一次成功率。

40、确立了“控制流优先”的自适应挂起策略，保障商业变价业务不受干扰；同时利用预测性捎带与聚合隐式确认机制，将终端的短时唤醒窗口价值最大化。无下行业务的终端可实现秒级微运算后迅速转入微安级深休眠，显著延长电池续航寿命。

41、创新的零负荷通信不仅大幅压缩了上行空口发射时间，更使得系统在完成基础心跳维护的同时，以零额外通信成本实现了门店资产和货物的实时轨迹追踪。