组网方法、装置及系统与流程

1.本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种组网方法、装置及系统。


背景技术：

2.lora是lpwan(low power wide area network，低功耗广域网)通信技术中的一种，是美国semtech推广的一种超远距离无线传输方案，且具有更好的抗干扰性能。目前，旅客列车的节点数据先上传至lora网关，再通过4g网络传输至后台服务器。上述方案中一个lora网关对应一个4g传输模块，成本较高、传输效率较低。


技术实现要素：

3.本发明提供一种组网方法、装置及系统，用以解决现有技术中的组网方式传输效率较低的技术问题。
4.本发明提供一种组网方法，包括：
5.在确定节点单元与目标中继单元组网的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
6.在确定所述目标中继单元和所述目标网关组网的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
7.基于确定组网的各中继单元和各网关，生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
8.在一个实施例中，所述确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关，包括：
9.在所述目标中继单元接收到第一应答数据信息的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
10.其中，所述第一应答数据信息是基于所述目标中继单元向各中继单元和各网关发送的第一组网请求信息确定的。
11.在一个实施例中，所述确定与所述目标网关组网的其余网关，包括：
12.在所述目标网关接收到第二应答数据信息的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
13.其中，所述第二应答数据信息是基于所述目标网关向各网关发送的第二组网请求信息确定的。
14.在一个实施例中，所述组网方法，还包括：
15.基于所述路由信息表和网络状态信息，确定最优传输网络路径；
16.其中，所述网络状态信息包括以下至少一项：当前网络的信道数量、信道强度、信道干扰、信道经过的设备。
17.在一个实施例中，所述服务器与各网关通过4g网络和/或北斗短报文进行通信。
18.本发明提供还一种组网装置，包括：
19.第一确定模块，用于在确定节点单元与目标中继单元组网的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
20.第二确定模块，用于在确定所述目标中继单元和所述目标网关组网的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
21.路由信息模块，用于基于确定组网的各中继单元和各网关，生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
22.本发明还提供一种组网系统，包括：
23.节点单元、中继单元、网关和服务器；
24.其中，各节点单元用于确定组网的目标中继单元；
25.所述目标中继单元用于确定组网的其余中继单元和目标网关；
26.所述目标网关用于确定组网的其余网关；
27.各网关用于生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
28.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述组网方法的步骤。
29.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述组网方法的步骤。
30.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述组网方法的步骤。
31.本发明提供的组网方法、装置及系统，通过节点单元和中继单元的组网，以及各中继单元之间、各网关单元之间的组网，可以实现动态自组网；还基于生成的路由信息表，确定网络传输路径，从而保证了网络传输效率；并通过灵活添加、删除网络节点，能够保证网络质量不受干扰。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本发明提供的组网方法的流程示意图；
34.图2是本发明提供的组网装置的结构示意图；
35.图3是本发明提供的组网系统的组网示意图；
36.图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.图1是本发明提供的组网方法的流程示意图。参照图1，本发明提供的组网方法包括：
39.步骤110、在确定节点单元与目标中继单元组网的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
40.步骤120、在确定所述目标中继单元和所述目标网关组网的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
41.步骤130、基于确定组网的各中继单元和各网关，生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
42.本发明提供的组网方法的执行主体可以是自组网设备。该自组网设备可以包括节点单元、中继单元、网关单元和服务器。
43.可选地，在步骤110中，节点单元以广播的方式向各中继单元发送组网请求信息，组网请求信息可以包括该节点单元的位置信息和自身id(identification code，识别码)。各中继单元将校验该组网请求信息并产生响应。并将响应组网请求消息的中继单元确定为目标中继单元，即有目标中继单元接收到组网请求消息，并生成应答数据信息发送给节点单元。此时，节点单元和目标中继单元确认可以进行组网。其中，该自组网设备中的所有节点单元均可以通过广播的方式向中继单元请求组网。
44.其中，节点单元与中继单元组网的确定方式可以通过握手协议或其他网络协议来进行身份确认和数据传送。
45.可选地，节点单元可以预先确定预设区域内所有能够建立通信连接和进行组网的中继单元，并将上述中继单元的信息存储在节点内存中。节点单元可以在请求组网阶段，每隔预设时段对各中继单元的通信质量进行排序，并向通信质量最好的中继单元发送组网请求信息。
46.例如：当前节点单元存储3个中继单元的信息，中继单元id分别为1号、2号、3号。当前节点单元在组网阶段每隔1分钟对上述3个中继单元的通信质量进行排序。若当前通信质量最好的中继单元为1号中继单元，则当前节点单元与该中继单元进行组网。在下一时段，当前节点单元对中继单元的通信质量重新进行排序，假设1号中继单元通信质量较差或已离开预设区域，当前节点单元会根据最新的通信质量排序确定当前网络环境下通信质量最好的中继单元进行组网，即节点单元可以在下一时段及时切换组网的中继单元，以保证数据传输的效率。
47.可选地，在确定目标中继单元与节点单元能够进行组网的情况下，中继单元向剩余的各中继单元以及各网关请求组网，则可以确定与目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关。
48.其中，中继单元是工作在物理层上的连接设备，适用于完全相同的两个网络的互连或连接相同的局域网网段，主要功能是通过对数据信号的重新发送或者转发，来扩大网络传输的距离，且保持与原数据相同。中继单元对在线路上的信号具有放大再生的功能，以扩展局域网网段的长度。
49.可选地，在步骤120中，在目标网关确定与目标中继单元进行组网的情况下，目标网关向剩余各网关请求组网，则可以确定所有能够进行组网的其余网关。
50.其中，网关又称网间连接器、协议转换器。网关用于两个协议不同的网络互连。网
关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连，是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。网关需要对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。
51.可选地，在步骤130中，基于上述步骤，可以在目标中继单元与其余中继单元之间、目标网关和其余网关之间，以及所有能够组网的中继单元和网关之间建立通信连接，并生成路由信息表发送至服务器中。
52.本发明提供的组网方法，通过节点单元和中继单元的组网，以及各中继单元之间、各网关单元之间的组网，可以实现动态自组网；还基于生成的路由信息表，确定网络传输路径，从而保证了网络传输效率；并通过灵活添加、删除网络节点，能够保证网络质量不受干扰。
53.在一个实施例中，所述确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关，包括：
54.在所述目标中继单元接收到第一应答数据信息的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
55.其中，所述第一应答数据信息是基于所述目标中继单元向各中继单元和各网关发送的第一组网请求信息确定的。
56.可选地，目标中继单元通过广播的方式向剩余中继单元和各网关发送第一组网请求信息，第一组网请求信息可以包括中继单元自身id和中继单元的当前网络信息。当前网络信息例如包括：中继单元当前性能或中继单元负载能力等。当剩余中继单元和各网关接收到第一组网请求信息时，可以根据自身属性信息和当前网络信息判断是否确定组网。因此，可以确定能够进行组网的其余中继单元和目标网关，并在其余中继单元和目标网关中生成第一应答数据信息发送至目标中继单元。
57.其中，第一应答数据信息表示当前设备接收到组网请求信息和确定能够进行组网。各中继单元之间，以及中继单元和网关之间组网的确定方式可以通过握手协议或其他网络协议来进行身份确认和数据传送。
58.本发明提供的组网方法，通过确定目标中继单元分别与其余中继单元和目标网关进行组网，可以增加通信距离，还可以提高网络传输成功率。
59.在一个实施例中，所述确定与所述目标网关组网的其余网关，包括：
60.在所述目标网关接收到第二应答数据信息的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
61.其中，所述第二应答数据信息是基于所述目标网关向各网关发送的第二组网请求信息确定的。
62.可选地，目标网关通过广播的方式将第二组网请求信息发送至其余网关，第二请求信息可以包括网关自身id和网关的当前网络信息，当前网络信息例如包括网关当前性能或网关负载能力等。当剩余网关接收到第二组网请求信息时，可以根据自身属性信息和当前网络信息判断是否确定组网。因此，可以确定能够进行组网的其余网关。其余网关将生成的第二应答数据信息发送至目标中继单元。
63.其中，第二应答数据信息表示当前设备接收到组网请求信息和确定能够进行组
网。各网关之间组网的确定方式可以通过握手协议或其他网络协议来进行身份确认和数据传送。
64.本发明提供的组网方法，通过确定目标网关与其余网关进行组网，可以增加通信路径，还可以提高网络传输成功率。
65.在一个实施例中，所述组网方法，还包括：
66.基于所述路由信息表和网络状态信息，确定最优传输网络路径；
67.其中，所述网络状态信息包括以下至少一项：当前网络的信道数量、信道强度、信道干扰、信道经过的设备。
68.可选地，组网完成后，在服务器向节点单元发送数据时，先下发给网关，网关通过建立好的路由表，寻找最优传输网络路径。通过当前网络的信道数量、信道强度、信道干扰、信道经过的设备可以计算出当前网络拓扑结构中网络信道质量最好的网关、中继单元，再找到对应的节点单元，从而确定最优传输网络路径进行数据传输；或者可以确定从服务器到节点单元的最短传输路径作为最优传输网络路径。
69.可选地，所有节点单元可以实时发送组网请求，并与中继节点和网关进行自组网，则路由信息表可以根据当前网络状态实时更新或定期更新，以对不同路径的网络路径质量进行动态管理。
70.本发明提供的组网方法，通过路由信息表和网络状态信息确定最优网络传输路径，从而有效确保了通信路径的传输质量，提高了网络传输效率。
71.在一个实施例中，所述服务器与各网关通过4g网络和/或北斗短报文进行通信。
72.可选地，网络内节点单元与中继单元进行自组织组网，中继单元间、网关之间，均保留通信路由数据。网关在上传数据时，会对当前所处位置的信号进行评估。如果信号稳定时，可以直接使用4g移动网络进行无线传输；当信号不好或者没有信号时，使用北斗短报文的形式来进行无线传输。
73.其中，北斗短报文的通信过程为：短报文发送方首先将包含接收方id号和通讯内容的通讯申请信号加密后通过卫星转发入站；地面中心站接收到通讯申请信号后，经脱密和再加密后加入持续广播的出站广播电文中，经卫星广播给用户；接收方用户机接收出站信号，解调解密出站电文，完成一次通讯。
74.本发明提供的组网方法，通过提供4g网络和北斗短报文两种通信方式，可以保证上传效率；并且通过多个网关与服务器连接，减少了4g网络传输模块的设置，可以降低传输网络部署成本。
75.在一个实施例中，该自组网设备可以应用于基于lora网络的列车火灾监控终端中。列车的每个车厢中布置有节点单元、中继单元和网关，并设置有云服务器。节点单元可以是温度传感器和电流传感器。
76.假设有a和b两辆列车停靠在站台，a列车中某一节车厢的节点单元上传数据时，通过同车厢的中继单元进行自组网，而在车厢内网络状况不佳时，同车厢的中继单元不能够进行组网，可以通过a列车其他车厢的中继单元或b列车车厢中的中继单元进行自组网。或者是同车厢的网关出现故障时会导致节点单元数据无法上传，此时同样可以选择同一列车的其他车厢或其他列车中的网关进行组网。则有如下自组网过程：节点单元通过广播方式发布自身id。中继单元接收到信息后，向节点单元发送应答数据信息。中继单元将自身网络
信息同样以通过广播方式进行发布，由相邻其他中继单元，以及网关单元接收。其余中继单元和网关单元向其发送应答数据信息。所有节点单元与中继单元、中继单元与中继单元之间互相确认完毕。然后网关通过广播发布自身网络信息，与其余网关进行数据发送与接收确认。前述流程确认完毕后，中继单元与网关单元间、网关与网关之间，建立连接，并在网关中生成路由信息表，发送至服务器。
77.本发明实施例提供的组网设备可以通过lora网络节点自组网，保证了列车火灾监控系统节点单元数据的传输质量，可以由节点选择网络质量最优的路径进行数据的发送，并可以实现动态组网。还能通过灵活添加、删除网络节点，保证网络质量不受干扰。在服务器端向节点单元发送数据时，先将数据下发给网关，网关通过建立好的路由信息表，确定最优传输网络路径。通过确定网络信道质量最好的网关、中继单元，找到对应的节点单元进行传输，从而保证了传输效率。同时减少了4g网络传输模块的设置，一定程度上也减少了网络部署成本。
78.下面对本发明提供的组网装置进行描述，下文描述的组网装置与上文描述的组网方法可相互对应参照。
79.图2是本发明提供的组网装置的结构示意图。参照图2，本发明提供的组网装置包括：
80.本发明提供还一种组网装置，包括：
81.第一确定模块210，用于在确定节点单元与目标中继单元组网的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
82.第二确定模块220，用于在确定所述目标中继单元和所述目标网关组网的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
83.路由信息模块230，用于基于确定组网的各中继单元和各网关，生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
84.本发明提供的组网装置，通过节点单元和中继单元的组网，以及各中继单元之间、各网关单元之间的组网，可以实现动态自组网；还基于生成的路由信息表，确定网络传输路径，从而保证了网络传输效率；并通过灵活添加、删除网络节点，能够保证网络质量不受干扰。
85.在一个实施例中，所述第一确定模块210具体用于：
86.在所述目标中继单元接收到第一应答数据信息的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
87.其中，所述第一应答数据信息是基于所述目标中继单元向各中继单元和各网关发送的第一组网请求信息确定的。
88.在一个实施例中，所述第二确定模块220具体用于：
89.在所述目标网关接收到第二应答数据信息的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
90.其中，所述第二应答数据信息是基于所述目标网关向各网关发送的第二组网请求信息确定的。
91.在一个实施例中，所述组网装置还包括：
92.第三确定模块(图中未示出)，用于基于所述路由信息表和网络状态信息，确定最
优传输网络路径；
93.其中，所述网络状态信息包括以下至少一项：当前网络的信道数量、信道强度、信道干扰、信道经过的设备。
94.在一个实施例中，所述服务器与各网关通过4g网络和/或北斗短报文进行通信。
95.本发明还提供一种组网系统，包括：
96.节点单元、中继单元、网关和服务器；
97.其中，各节点单元用于确定组网的目标中继单元；
98.所述目标中继单元用于确定组网的其余中继单元和目标网关；
99.所述目标网关用于确定组网的其余网关；
100.各网关用于生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
101.图3是本发明提供的组网系统的组网示意图。参照图3，本发明提供的组网系统可以包括三层架构，节点单元层、中继单元层、网关层，还可以包括服务器。
102.可选地，节点单元层包括多个节点单元，中继单元层包括多个中继单元，网关层包括多个网关。多个节点单元对应一个中继单元，一个中继单元对应一个网关，多个网关对应服务器。节点单元之间不进行通信连接，中继单元之间、网关之间可以进行通信连接，中继单元和网关之间可以进行通信连接。
103.可选地，以节点单元层中的某一个节点单元进行组网为例来说明本发明提供的组网系统的组网流程，如下所述：
104.节点单元通过广播向每个中继单元发送组网请求信息，将产生一个目标中继单元响应节点单元的组网请求信息，并向节点单元发送应答数据信息。其中，节点单元与中继单元确定组网可以通过握手协议或其他网络协议来进行身份确认和数据传送。
105.目标中继单元再通过广播向剩余中继单元和所有网关单元发送组网请求信息，满足组网条件的中继单元和网关将发送应答数据信息给目标中继单元。直至所有组网的节点单元和中继单元、各中继单元之间互相完成网络数据确认。
106.网关接收到中继单元的组网请求信息后，再通过广播向其余网关单元发送组网请求信息，并接收其余网关的应答数据信息，已完成组网的网关之间的网络数据确认。
107.在所有信息确认完毕之后，再生成路由表保存至网关，并由网关发送至服务器。
108.本发明提供的组网系统，通过节点单元和中继单元的组网，以及各中继单元之间、各网关单元之间的组网，可以实现动态自组网；还基于生成的路由信息表，确定网络传输路径，从而保证了网络传输效率；并通过灵活添加、删除网络节点，能够保证网络质量不受干扰。
109.图4示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图4所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)410、通信接口(communications interface)420、存储器(memory)430和通信总线440，其中，处理器410，通信接口420，存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令，以执行组网方法，该方法包括：
110.在确定节点单元与目标中继单元组网的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
111.在确定所述目标中继单元和所述目标网关组网的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
112.基于确定组网的各中继单元和各网关，生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
113.此外，上述的存储器430中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
114.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的组网方法，该方法包括：
115.在确定节点单元与目标中继单元组网的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
116.在确定所述目标中继单元和所述目标网关组网的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
117.基于确定组网的各中继单元和各网关，生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
118.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的组网方法，该方法包括：
119.在确定节点单元与目标中继单元组网的情况下，确定与所述目标中继单元组网的其余中继单元和目标网关；
120.在确定所述目标中继单元和所述目标网关组网的情况下，确定与所述目标网关组网的其余网关；
121.基于确定组网的各中继单元和各网关，生成路由信息表，并将所述路由信息表发送至服务器。
122.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
123.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
124.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管
参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。