双模系统下的信标帧优化方法、装置及设备与流程

1.本发明涉及双模通信技术领域，具体地涉及一种双模系统下的信标帧优化方法、一种双模系统下的信标帧优化装置、一种双模系统下的信标帧优化设备以及一种存储介质。


背景技术：

2.根据《双模通信互联互通技术规范》，对于无线链路上的精简帧需要在csma时隙上发送的发送方式，由于网络中的某个无线节点发送无线标准帧，占用了其在信标时隙上的发送时机，只能在csma时隙上发送。csma时隙是业务发送时隙，网络中的节点是通过竞争的方式来抢占csma信道，精简信标帧也和其他业务和网络管理消息一同通过竞争的方式抢占信道。
3.对于业务和网络管理消息，如果在当前信标周期没有抢占到信道，则可以推延到下一个信标周期在进行信道抢占。对于信标帧，如果在csma时隙上的信标时隙也和其他业务以及网络管理消息一样，通过竞争去获取发送机会，那如果竞争失败，则在当前信标周期上就不能将无线精简信标帧发送出去。此时无法满足协议中的以下规定：代理站点是每个信标周期都要发送信标的，即使是无线链路上的精简帧也需满足此要求。
4.hplc：(highspeed power line carrier)高速电力线载波；
5.hrf：(highspeed radio frequency)高速无线通信。


技术实现要素：

6.本发明实施例的目的是提供一种双模系统下的信标帧优化方法、装置及设备，以至少解决以上部分问题。
7.为了实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种双模系统下的信标帧优化方法，所述双模系统采用hplc和hrf双模组网，所述信标帧的信标周期中包括相邻的信标时隙和csma时隙，以及标识所述信标时隙和csma时隙分界位置的标识位，所述方法包括：确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送；更新所述标识位中的分界位置，使所述csma时隙在更新后的分界位置后开始csma模式。
8.优选的，所述确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送，包括：获取并解析非中央信标的信息字段中的无线信标标识位，确定所述无线信标标识位为预设值；则确定所述信标帧需要占用所述csma时隙进行发送。
9.优选的，所述确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送，根据所述双模系统中的节点的拓扑关系，确定节点在信标周期中的发送时序；判断是否存在发送时机被在无线链路上的发送标准帧信标的节点所占用的在无线链路上的发送精简帧信标的节点，若存在，则确定所述信标帧需要占用所述csma时隙进行发送。
10.优选的，所述更新所述标识位中的分界位置，包括：根据需要占用所述csma时隙的信标帧的个数和每个信标帧的发送时长；确定所述分界位置的移后时长量。
11.优选的，所述分界位置与所述更新后的分界位置均采用时长进行表示，所述时长为信标帧中的rf信标时隙长度的值。
12.优选的，所述方法还包括：根据所述更新后的分界位置更新确定以下参数：
13.csma时隙开始时间＝信标周期起始时间 rf信标时隙长度；
14.csma时隙有效长度＝信标周期长度-rf信标时隙长度。
15.优选的，所述csma时隙的开始的时间和所述csma时隙的有效长度被包括于精简信标帧时隙分配条目中。
16.优选的，hrf链路上的占用所述csma时隙所发送的信标帧采用时分方式进行发送。
17.在本发明的第二方面，还提供了一种双模系统下的信标帧优化装置，应用于采用hplc和hrf双模组网的双模系统，所述装置包括：
18.确定模块，用于确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送；以及更新模块，用于在确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送的条件下，更新所述标识位中的分界位置，使所述csma时隙在更新后的分界位置后开始csma模式。
19.在本发明的第三方面，还提供了一种双模系统下的信标帧优化设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的双模系统下的信标帧优化方法的步骤。
20.在本发明的第四方面，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述的双模系统下的信标帧优化方法的步骤。
21.本发明的第五方面提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现前述的双模系统下的信标帧优化方法。
22.上述技术方案具有以下有益效果：在csma时隙上发送的精简帧不需要通过竞争的方式去和业务以及网络管理信息去抢占信道，而是通过时分的方式发送，这样可以保证信标帧在本信标周期发送出去，满足规范中对信标发送的要求，提高组网效率，使无线链路上的节点能快速入网。
23.本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
24.附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
25.图1示意性示出了根据本发明实施方式的双模系统下的信标帧优化方法的实施示意图；
26.图2示意性示出了根据本发明实施方式的双模系统示例一的系统拓扑示意图；
27.图3示意性示出了根据本发明实施方式中基于示例系统一的调整前的信标时隙划分示意图；
28.图4示意性示出了根据本发明实施方式中基于示例系统一的调整后的信标时隙划分示意图；
29.图5示意性示出了根据本发明实施方式的双模系统示例二的系统拓扑示意图；
30.图6示意性示出了根据本发明实施方式中基于示例系统二的信标时隙划分示意图；
31.图7示意性示出了根据本发明实施方式的双模系统下的信标帧优化装置的结构示意图。
具体实施方式
32.以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
33.在采用hplc和hrf双模组网的系统中，在hrf信道上发送标准信标帧需要占用多个信标时隙，意味着hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送。所述信标帧的信标周期中包括相邻的信标时隙和csma时隙，以及标识所述信标时隙和csma时隙分界位置的标识位。图1示意性示出了根据本发明实施方式的双模系统下的信标帧优化方法的实施示意图。如图1所示，本实施方式提供的一种双模系统下的信标帧优化方法如下：
34.s01、确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送；
35.s02、更新所述标识位中的分界位置，使所述csma时隙在更新后的分界位置后开始csma模式。
36.通过以上实施方式，能够在当信标帧采用csma时隙进行发送时，无需采用竞争方式抢占信道，从而避免抢占失败导致信标帧无法发送的问题，从而保证了信标帧在信标周期内的发送。
37.在本发明提供的一种实施方式中，所述确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送，包括：获取并解析非中央信标的信息字段中的无线信标标识位，确定所述无线信标标识位为预设值；则确定所述信标帧需要占用所述csma时隙进行发送。下方表1示出了非中央信标时隙分配条目，可见在无线信标标志为4时，能够确定其需要在csma时隙上发送信标帧。
38.[0039][0040]
表1
[0041]
可见按照标准的非中央信标时隙分配条目，当无线信标标志为0x04时，即定义了发送hplc信标，并在csma时隙发送rf精简信标。因此，可以通过解析该标志位是否等于0x04，以确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送。
[0042]
在本发明提供的一种实施方式中，所述预设值被定义为：当所述无线信标标识位为预设值时，发送hplc信标，并在csma时隙发送rf精简信标帧。上一实施方式中，仅举例了在标准的非中央信标时隙分配条目的判断方式，其可以采用0x04进行判断。但是在其他的另外一些场合中，预设值不一定为0x04，需要采用其实际无线信标标识位的定义，重新确定预设值。
[0043]
除了通过以上实施方式进行确定以外，还可以通过双模系统的拓扑结构进行确定。根据所述双模系统中的节点的拓扑关系，确定节点在信标周期中的发送时序；判断是否存在发送时机被在无线链路上的发送标准帧信标的节点所占用的在无线链路上的发送精简帧信标的节点，若存在，则确定所述信标帧需要占用所述csma时隙进行发送。图2示意性示出了根据本发明实施方式的双模系统示例一的系统拓扑示意图。图中虚线表示hrf链路，实线表示hplc链路，该设置将在后续图中沿用。在如图2所示网络拓扑图的电网系统中，一个无线标准帧复用2个hplc信标时隙。其信标时隙划分如图3所示。图3示意性示出了根据本发明实施方式中基于示例系统一的调整前的信标时隙划分示意图。代理节点5同其子节点8只有无线链路hrf相通，所以节点5在无线链路上需要发送标准信标帧，一个无线标准信标帧复用2个hplc标准信标时隙，节点3在无线链路上的发送机会被节点5占用，所以，代理节点3和sta站点9在无线链路上的精简信标帧在csma时隙上发送，此时存在可能抢占不到时隙的情况。
[0044]
图4示意性示出了根据本发明实施方式中基于示例系统一的调整后的信标时隙划分示意图，如图4所示。中央协调器(cco)安排的信标时隙，在hplc链路上按照中央信标，代理信标(节点2、5、3、4、8)，sta信标(节点6、7、9)的顺序依次发送，在hrf无线链路上，由于节点5发送了标准信标帧，复用了两个hplc信标时隙，所以节点3和9需要在csma时隙上发送精简信标帧，发送时按照中央协调器(cco)安排的先后顺序，先发节点3的精简信标帧，再发节点9的精简信标帧。此时需要按照本发明实施方式提供的方式对信标时隙和csma时隙进行调整，调整的结果如下：网络中非中央信标时隙总数为9个，中央信标时隙3个相线上各一个，共三个，代理站点为2、3、4、5、8共5个。如果信标周期为500ms，每个信标时隙的长度为10ms，则无线链路上实际有效的信标时隙所占的时间长度为130ms，hplc链路为110ms，无线链路上实际可以发送业务的csma时隙的有效开始时间为130ms，实际有效长度为370ms。
[0045]
在本发明提供的一种实施方式中，所述更新所述标识位中的分界位置，包括：根据需要占用所述csma时隙的无线精简帧的个数和长度；将所述分界位置移后对应的长度。在本方案中，hplc链路和无线链路信标周期的起始时刻和结束时刻以及信标周期长度完全对
齐，但信标周期内部信标时隙和csma时隙的划分上两条链路不完全对齐。rf信标时隙长度指示rf链路上有效的信标时隙长度，即rf有效信标时隙长度同hplc链路信标时隙长度相比，延长了n个无线精简帧的长度，n为非中央信标时隙分配条目中无线信标标志位为4的个数。精简信标帧时隙分配条目字段不改变，但字段填写的具体内容定义需要改变。
[0046]
所述分界位置与所述更新后的分界位置均采用时长进行表示，所述时长为信标帧中的rf信标时隙长度的值。此处的信标帧包括标准信标帧和精简信标帧。以上两种信标帧中均存在一个被通信规范所预定义的标志位，即：rf信标时隙长度。例如在一些规范中，该标志位的字节号为18，采用一个字节进行表示。
[0047]
所述方法还包括：根据所述更新后的分界位置更新确定以下参数：csma时隙开始时间和csma时隙有效长度；根据所述更新后的分界位置更新确定以下参数：csma时隙开始时间和csma时隙有效长度；csma时隙开始时间＝信标周期起始时间 rf信标时隙长度；csma时隙有效长度＝信标周期长度-rf信标时隙长度。以上两个参数均是基于更新后的分界位置进行重新确定的。在双模系统中的时隙分配中包括以上参数需要进行对应的修改。同样以图2中的系统为例：无线链路上实际可以发送业务的csma时隙的有效开始时间为130ms，实际的有效长度为370ms。
[0048]
在本发明提供的一种实施方式中，所述csma时隙的开始的时间和所述csma时隙的有效长度被包括于精简信标帧时隙分配条目中，下表2示出了修改后的精简信标帧时隙分配条目。
[0049][0050]
表2
[0051]
在本发明提供的一种实施方式中，hrf链路上的占用所述csma时隙所发送的信标帧采用时分方式进行发送。占用所述csma时隙所发送的信标帧应当与信标时隙的发送方式保持一致，因此同样采用时分方式(tdma)方式进行方法，以利于双模系统中的一致性。
[0052]
在本发明提供的一种实施方式中，图5示意性示出了根据本发明实施方式的双模系统示例二的系统拓扑示意图，在如图5所示网络拓扑图的树形物联网系统中，一个无线信标帧复用2个hplc信标时隙。在无线链路上，由于节点2、6、12、17发送了标准信标帧，复用了两个hplc信标时隙，所以节点3、8、13、7在csma时隙上发送精简信标帧，发送时按照中央协
调器(cco)安排的先后顺序，先发节点3的精简信标帧，再发节点8、13、7的精简信标帧。
[0053]
图6示意性示出了根据本发明实施方式中基于示例系统二的信标时隙划分示意图。如图6所示，网络中非中央信标时隙总数为22个，中央信标时隙3个相线上各一个，共三个，代理站点为2、3、4、5、6、8、12、13、14、16、17共11个。如果信标周期为500ms，每个信标时隙的长度为10ms，则无线链路上实际有效的信标时隙所占的时间长度为290ms，hplc链路为240ms，无线链路上实际可以发送业务的csma时隙的有效开始时间为290ms，实际有效长度为210ms(500ms-290ms＝210ms)。
[0054]
采用以上实施方式，在csma时隙上发送的精简帧不需要通过竞争的方式去和业务以及网络管理信息去抢占信道，而是通过时分的方式发送，这样可以保证信标帧在本信标周期发送出去，满足规范中对信标发送的要求，提高组网效率，使无线链路上的节点能快速入网。
[0055]
基于同一发明构思，本发明还提供了一种双模系统下的信标帧优化装置，应用于采用hplc和hrf双模组网的双模系统。图7示意性示出了根据本发明实施方式的双模系统下的信标帧优化装置的结构示意图，如图7所示。该装置包括：
[0056]
确定模块，用于确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送；以及更新模块，用于在确定hrf链路上的信标帧需要占用所述csma时隙进行发送的条件下，更新所述标识位中的分界位置，使所述csma时隙在更新后的分界位置后开始csma模式。
[0057]
上述的双模系统下的信标帧优化装置中的各个功能模块的具体限定可以参见上文中对于双模系统下的信标帧优化方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0058]
在本发明提供的一些实施方式中，还提供了一种双模系统下的信标帧优化设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述的双模系统下的信标帧优化方法的步骤。此处的处理器具有数值计算和逻辑运算的功能，其至少具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统等。处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来实现前述的方法。存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。
[0059]
在本发明的一种实施方式中，还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，该指令在被处理器执行时使得处理器被配置成执行上述的双模系统下的信标帧优化方法。
[0060]
在本发明提供的一种实施方式中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序在被处理器执行时实现上述的双模系统下的信标帧优化方法。
[0061]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产
品的形式。
[0062]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0063]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0064]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0065]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0066]
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
[0067]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0068]
还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0069]
以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。