信道分配方法及通信设备与流程

1.本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种信道分配方法及通信设备。


背景技术：

2.随着物联网技术的发展，越来越多的设备开始采用无线通信的方式。无线通信原理上的限制，决定了同一时刻、同一调制方式、同一频点、有限的空间范围内，仅支持一个发射设备进行数据发送，否则会出现相互干扰、大大降低通信质量。这就需要有良好的方法对信道资源进行分配，保证通信不会互相冲突。
3.常用的分配方式有时分复用、频分复用、码分多址等。
4.时分复用系统，仅占用1个信道，但通信效率较低，必须多个设备轮流通信，只适用于空中速率很高、或通信数据量很小的场合。
5.频分复用系统，同时占用多个信道，为每组通信分配单独的频点，通信效率高；但信道浪费严重，占用信道资源多。
6.码分多址技术，调制解调复杂，需要较多的硬件资源，功耗相对较高、成本相对较高。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本公开提出了一种信道分配方法及通信设备。
8.本公开的第一方面，提供了一种信道分配方法，应用于网关设备，包括：
9.从第一信道接收终端设备发送的通信请求；
10.在空闲信道中确定第二信道；
11.根据所述通信请求对所述第二信道进行预约，并向所述终端设备返回第二信道信息和预约通信时间；
12.在所述第一信道广播预约消息，所述预约消息包括所述第二信道信息和预约通信时间。
13.可选地，在空闲信道中确定第二信道之前，还包括：
14.若当前不存在空闲信道，则向所述终端设备返回预约失败消息。
15.可选地，所述方法还包括：
16.在所述预约通信时间到来时，在所述第二信道与所述终端设备进行通信。
17.可选地，在所述第一信道广播预约消息，包括：按照第一发射功率在所述第一信道广播预约消息；
18.在所述第二信道与所述终端设备进行通信，包括：按照第二发射功率在所述第二信道与所述终端设备进行通信；
19.其中，所述第一发射功率大于所述第二发射功率。
20.可选地，所述第一发射功率至少较所述第二发射功率高6dbm。
21.可选地，所述方法还包括：
22.在所述预约通信时间结束时，在所述第一信道广播所述第二信道的释放消息。
23.可选地，在所述第一信道广播所述第二信道的释放消息，包括：按照第三发射功率在所述第一信道广播所述第二信道的释放消息；
24.其中，所述第三发射功率大于所述第二发射功率。
25.可选地，所述第三发射功率至少较所述第二发射功率高6dbm。
26.可选地，在所述第一信道广播所述第二信道的释放消息，包括：
27.在所述第一信道多次广播所述第二信道的释放消息。
28.可选地，在所述第一信道广播预约消息，包括：
29.在所述第一信道多次广播预约消息。
30.可选地，所述方法还包括：
31.接收其他网关设备发送的预约消息；
32.根据所述其他网关设备发送的预约消息，确定被所述其他网关设备占用的信道及其预约通信时间；
33.将所述被所述其他网关设备占用的信道确定为非空闲信道。
34.可选地，所述方法还包括：
35.若所述被所述其他网关设备占用的信道的预约通信时间结束后经过预定时长而未接收到所述其他网关设备发送的所述被所述其他网关设备占用的信道的释放消息，则将所述被所述其他网关设备占用的信道被确定为所述空闲信道。
36.本公开的第二方面，提供了一种网关设备，包括：
37.通信单元，被配置为与终端设备或网关设备进行通信；
38.存储器，被配置为存储一组指令；以及
39.至少一个处理器，被配置为执行该组指令以进行第一方面所述的方法。
40.本公开的第三方面，提供了一种通信系统，包括：
41.至少一个如第二方面所述的网关设备，以及
42.至少一个终端设备。
43.从上面所述可以看出，本公开提供的信道分配方法及通信设备，通过利用第一信道用于接收通信请求和广播预约消息，其他空闲信道(例如第二信道)用于在预约通信时间进行通信，进而较好地实现信道分配，改善了通信干扰问题。
附图说明
44.为了更清楚地说明本公开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，下面描述中的附图仅仅是本公开，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。
45.图1示出了一种通信系统的示意图；
46.图2示出了本公开提供的信道分配方法的一个实施例的流程示意图；
47.图3a示出了本公开提供的信道分配方法的一个实施例的流程示意图；
48.图3b示出了本公开提供的信道分配方法中信道的空闲时间段和非空闲时间段的分配示意图；
49.图4示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图。
具体实施方式
50.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
51.需要说明的是，除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
52.图1示出了一种通信系统的示意图。
53.如图1所示，所述通信系统100，可包括网关设备200/210/220和终端设备300/310/320/330/340/350。
54.以网关设备200为例，其可选择通信信道并在该信道中广播消息。所述广播消息可以被网关设备200的通信范围内的终端设备或其他网关设备所接收，例如，可以被终端设备300、310、320以及网关设备210所接收。
55.所述网关设备200也可以在通信信道中接收消息，例如可以接收网关设备200的通信范围内的终端设备300、310、320以及网关设备210所发出的消息。
56.终端设备330、340、350和网关设备220因为不在网关设备200的通信范围内，则不能与网关设备200直接进行通信。间接通信则可以例如采用设备之间的消息转发来实现，在此不再赘述。
57.以终端设备310为例，当其处于某一网关的通信范围内时，可与相应的网关设备进行通信，例如，可以与网关设备200或网关设备210进行通信。
58.由于终端设备310不在网关设备220的通信范围内，则不能与网关设备220直接进行通信。间接通信则可以例如采用设备之间的消息转发来实现，在此不再赘述。
59.对于一个网关设备，在同一时刻、同一调制方式、同一频点，一般仅与一个终端设备进行通信，为了防止信号干扰，需要对通信信道进行分配。
60.本公开提供了一种信道分配方法，应用于网关设备，包括：
61.从第一信道接收终端设备发送的通信请求；
62.在空闲信道中确定第二信道；
63.根据所述通信请求对所述第二信道进行预约，并向所述终端设备返回第二信道信息和预约通信时间；
64.在所述第一信道广播预约消息，所述预约消息包括所述第二信道信息和预约通信时间。
65.本公开实施例通过利用第一信道用于接收通信请求和广播预约消息，其他空闲信道(例如第二信道)用于在预约通信时间进行通信，进而较好地实现信道分配，改善了通信干扰问题。
66.图2示出了本公开提供的一种信道分配方法的一个实施例的流程示意图。
67.如图2所示，所述信道分配方法，应用于网关设备(以网关设备200为例)，包括：
68.步骤402：从第一信道接收终端设备(以终端设备300为例)发送的通信请求。
69.本步骤中，所述终端设备300在需要进行通信时在所述第一信道向网关设备200发起通信请求。所述网关设备在所述第一信道接收所述终端设备发送的通信请求。
70.可选地，所述终端设备300与网关设备200之间首先进行握手，然后网关设备200根据终端设备300发送的通信请求确定其通信需求。若再握手后终端设备300没有发起通信需求，则可不进行信道预约。
71.需要说明的是，在一些实施例中，本步骤中所述的通信请求，不是实际进行通信时的终端设备所发出的请求，而仅是终端设备发起通信需求时的请求，在预约通信时间到来时，终端设备的实际通信请求是通过网关设备为其预约的信道来与网关设备之间实现通信的。
72.在一些实施例中，可以将可利用的信道分为1个主信道和若干附属信道。这些信道满足相互之间相对独立、互不干扰的要求。
73.在一些实施例中，所述第一信道作为所述主信道，主要用于所述网关设备200接收终端设备300、310、320的通信请求，广播相应的预约消息、释放消息，以及，接收其他网关(例如网关210)发送的预约消息和释放消息。
74.通信开始时，网关设备200与终端设备300在主信道中进行交互，网关设备200接收终端设备300的通信请求。
75.步骤404：在空闲信道中确定第二信道。
76.本步骤中，所述空闲信道为当前的满足通信需求的信道。可选地，所述空闲信道可以表现为空闲信道列表，其中记录了当前能够进行信道分配的信道清单。作为一个可选实施例，所述空闲信道列表根据信道预约情况、释放情况、其他网关设备的信道预约情况和释放情况进行更新。
77.本步骤中，所述网关设备200可以从空闲信道中随机选择一个信道作为所述第二信道，也可以根据预设选择规则选择信道作为第二信道，具体方式可根据需要设定，在此不再赘述。
78.步骤406：根据所述通信请求对所述第二信道进行预约，并向所述终端设备返回第二信道信息和预约通信时间。
79.本步骤中，所述第二信道信息为所述第二信道的相关信息，例如所述信道对应的频段、最佳频点，等等。所述预约通信时间可以是未来的某一段时间，也可以是从当前时刻开始计算的一段时间，其中包括预约通信时间的起始时间点和终止时间点。
80.步骤408：在所述第一信道广播预约消息，所述预约消息包括所述第二信道信息和预约通信时间。
81.本步骤中，当网关设备200对第二信道预约完成后，通过在第一信道广播预约消息，以通知其他网关设备(例如网关设备210)，声明被占用的信道。
82.在一些实施例中，所述预约消息仅能被处于所述网关设备200通信范围内的其他网关设备(例如网关设备210)所接收到，因为这些网关设备与网关设备200的通信范围存在交叉，若采用同样的信道进行通信，会产生信号干扰，而对于不在网关设备200通信范围内的网关设备(例如网关设备220)，由于二者不存在通信范围交叉区域，则可以采用相同的信
道进行通信，不易发生信号干扰。
83.在一些实施例中，其他网关设备(例如网关设备210)接收到预约消息后，将相应的第二信道列为非空闲信道，在其进行信道预约时，则不选择所述第二信道进行预约。对于没有接收到预约消息的其他网关设备(例如网关设备220)则不因为网关设备200对第二信道进行了预约而将其列为非空闲信道(例如还存在网关设备220自己对第二信道进行了预约而使其成为非空闲信道的可能)。
84.在一些实施例中，各网关设备之间，实时地通过第一信道(主信道)将信道占用信息(根据预约消息和释放消息所确定)同步。
85.在一些实施例中，所述网关设备200在所述第一信道广播预约消息时，采用较高的发射功率进行广播，一般高于普通信号6dbm以上，以使其他网关设备能够接收到所述预约消息。
86.在一些实施例中，在所述第一信道广播预约消息，包括：
87.在所述第一信道多次广播预约消息，这样，无法接收到广播的网关设备，不会受到这次通信的干扰，仍可以利用这一信道。
88.在一些实施例中，在所述第一信道多次广播预约消息之后，可以将网关设备200的发射功率从较高的发射功率降低到普通信号的水平。
89.在一些实施例中，可以在所述第一信道多次广播预约消息之后，在空闲信道列表中删除所述第二信道或者列明所述第二信道的非空闲时间段。
90.在本公开的一个或多个实施例中，所述信道分配方法，还包括：
91.步骤410：在所述预约通信时间到来时，在所述第二信道与所述终端设备进行通信。
92.本步骤中，当所述预约通信时间的起始时间点到达时，网关设备200与终端设备300在所述第二信道开始通信。
93.在一些实施例中，在所述第一信道广播预约消息，包括：按照第一发射功率在所述第一信道广播预约消息；
94.在所述第二信道与所述终端设备进行通信，包括：按照第二发射功率在所述第二信道与所述终端设备进行通信；
95.其中，所述第一发射功率大于所述第二发射功率。
96.这里，进行预约消息广播时的信号发射功率大于网关与终端进行通信时的信号发射功率，以使网关设备的预约消息能够尽量保证被其他网关设备所接收到。可选地，所述第一发射功率至少较所述第二发射功率高6dbm，能使网关设备的预约消息能够尽量保证被其他网关设备所接收到。
97.在本公开的一个或多个实施例中，所述信道分配方法，还包括：
98.步骤412：在所述预约通信时间结束时，在所述第一信道广播所述第二信道的释放消息。
99.本步骤中，当所述预约通信时间的终止时间点到达时，网关设备200在第一信道广播所述第二信道的释放消息，以通知其他网关设备(例如网关设备210)，网关设备200已释放第二信道的占用。
100.在一些实施例中，在所述第一信道广播所述第二信道的释放消息，包括：按照第三
发射功率在所述第一信道广播所述第二信道的释放消息；
101.其中，所述第三发射功率大于所述第二发射功率。
102.在一些实施例中，在所述第一信道广播所述第二信道的释放消息，包括：
103.在所述第一信道多次广播所述第二信道的释放消息。
104.这样，信道释放广播采用较高的发射功率，广播反复多次，保证网关设备200的通信范围内的其他网关设备(例如网关设备210)都能接到。
105.可选地，所述第三发射功率至少较所述第二发射功率高6dbm，能使网关设备的释放消息能够尽量保证被其他网关设备所接收到。
106.在一些实施例中，在所述第一信道多次广播第二信道的释放消息之后，可以将网关设备200的发射功率从较高的发射功率降低到普通信号的水平。
107.在一些实施例中，可以在所述第一信道多次广播第二信道的释放消息之后，在空闲信道列表中增加所述第二信道或者列明所述第二信道的空闲时间段。
108.在本公开的一个或多个实施例中，如图3a所示，所述信道分配方法，还包括：
109.步骤502：接收其他网关设备发送的预约消息；
110.步骤504：根据所述其他网关设备发送的预约消息，确定被所述其他网关设备占用的信道及其预约通信时间；
111.步骤506：将所述被所述其他网关设备占用的信道确定为非空闲信道。
112.可选地，在步骤506中，可以将所述被占用的信道确定为在所述预约通信时间内的非空闲信道，以使在非所述预约通信时间内的其他时间内所述被占用的信道仍可被视为空闲信道而被预约。
113.可选地，所述空闲信道列表中，除了记录空闲信道外，还可记录空闲信道的空闲时间段和非空闲时间段，或者，还可记录非空闲信道的空闲时间段和非空闲时间段，使得信道可以被最大化利用。
114.可选地，在空闲时间段中，若选择空闲信道的空闲时间段进行预约，可以考虑使被预约的通信时间段与非空闲时间段之间保证一定时间间隔，以避免时间段连续时在时间段分界时间点造成信号干扰，也可利用该时间间隔进行其他信息交互。
115.例如，如图3b所示，针对某一信道，其在t1时间段和t2时间段均被预约，此时需要再次进行预约时，假设预约时间段为t3，则需为t3和t1之间留有时间间隔t，以避免t3和t1在时间段分界时间点造成信号干扰，也可利用该时间间隔t进行其他必要信息的交互。
116.在一些实施例中，所述信道分配方法，还包括：
117.步骤508：接收其他网关设备对所述被所述其他网关设备占用的信道的释放消息；
118.步骤510：将所述被所述其他网关设备占用的信道确定为空闲信道。
119.在一些实施例中，所述信道分配方法，还包括：
120.步骤512：若所述被所述其他网关设备占用的信道的预约通信时间结束后经过预定时长而未接收到所述其他网关设备发送的所述被所述其他网关设备占用的信道的释放消息，则将所述被所述其他网关设备占用的信道被确定为所述空闲信道。
121.这样，如果某信道被占用时间超过时间阈值，网关设备会自动认为该信道已被释放，以避免因为干扰等原因造成的无法释放信道的问题。
122.在一些实施例中，所述信道分配方法，还包括：
123.若当前不存在空闲信道，则向所述终端设备返回预约失败消息。
124.可选地，所述终端设备300接收到所述预约失败消息之后，随机延时一段时间后，可再次向网关设备200发出通信请求。
125.从上述实施例可以看出，本公开实施例提供的信道分配方法，所述第一信道用于通信发起时的握手、信道的预约、释放和同步，所述终端设备可通过第一信道随时预约通信，不需要遵循特定的时间窗口，所述网关设备分配信道后，通过第一信道广播信道的预约消息，避免附近网关设备和终端设备重复分配信道，防止造成信号干扰；所述网关设备在与终端设备通信结束后及时释放信道；通过这种信道分配方法，信道可以在互不干扰的多个网关设备的通信中共用，网关设备在此过程中，始终动态的维护空闲信道列表(信道占用表)。
126.本公开实施例提供的信道分配方法，适用于低功耗、低成本终端收发较大数据量的场景，高效利用了有限信道资源，实现了有限空间内，多个网关主导通信、相互协调，通过采用多信道通信，提高了通信效率。同时，本公开的信道通过网关自动协调，不需要人工分组或者服务器统一协调，简化了工程难度。
127.在本公开的一个或多个实施例中，还提供了一种网关设备。
128.所述网关设备，包括：
129.通信单元，被配置为与终端设备或网关设备进行通信；
130.存储器，被配置为存储一组指令；以及
131.至少一个处理器，被配置为执行该组指令以进行所述信道分配方法的任一实施例或实施例的排列、组合。
132.图4示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器601、存储器602、输入/输出接口603、通信接口604和总线605。其中处理器601、存储器602、输入/输出接口603和通信接口604通过总线605实现彼此之间在设备内部的通信连接。
133.处理器601可以采用通用的cpu(central processing unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本公开实施例所提供的技术方案。
134.存储器602可以采用rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器602可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本公开实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器602中，并由处理器601来调用执行。
135.输入/输出接口603用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
136.通信接口604用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如usb、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、wifi、蓝牙等)实现通信。
137.总线605包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器601、存储器602、输入/输出
接口603和通信接口604)之间传输信息。
138.需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器601、存储器602、输入/输出接口603、通信接口604以及总线605，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本公开实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
139.上述对本公开特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
140.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本公开的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
141.另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本公开难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(ic)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本公开难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本公开的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本公开。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
142.尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态ram(dram))可以使用所讨论的实施例。
143.本公开旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。