一种物联网数据传输自适应调节方法及装置与流程

本申请实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种物联网数据传输自适应调节方法及装置。

背景技术：

低功耗广域物联网(lpwan)是低电池功耗下进行远程通讯的物联网技术，物联网设备通过电池供电，可实现数十公里的远距离信息传输。目前，低功耗广域网技术主要采用以固定发射功率和固定数据速率来传输数据，在通信网络较差时，通常会通过更换频率信道来重传数据包，以保障数据传输的稳定性和成功率。

但是，在使用大量节点设备通信场景中，节点设备以统一的发射功率和数据速率传输数据会影响数据传输的稳定性。并且，在通信距离较远的情况下，数据传输发生重传时，固定的数据速率、发射功率和有限的频点会大大降低通信质量，进而导致数据传输失败。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种物联网数据传输自适应调节方法及装置，能够自适应调节数据传输，保障数据传输的稳定性。

在第一方面，本申请实施例提供了一种物联网数据传输自适应调节方法，包括：

根据节点设备发送的上行数据生成对应的上行信号质量记录，并基于指定数量的所述上行信号质量记录确定当前所述节点设备的网络质量分数；

基于所述网络质量分数查询预设置的调节策略表，确定对应的调节参数，所述调节策略表预先根据所述网络质量分数不同的分数区间设置对应的所述调节参数；

基于所述调节参数生成调节指令，将所述调节指令下发至所述节点设备，用于所述节点设备下一次的上行数据传输。

进一步的，基于指定数量的所述上行信号质量记录确定当前所述节点设备的网络质量分数，包括：

基于指定数量的所述上行信号质量记录统计平均信噪比和平均信号接收强度；

根据所述平均信噪比和所述平均信号接收强度使用预设定的网络质量分数计算公式计算对应的网络质量分数。

进一步的，所述网络质量分数计算公式为：

score＝1/2*rssi+snr

其中，score为网络质量分数，rssi为平均信号接收强度，snr为平均信噪比。

进一步的，所述调节参数包括对应所述网络质量分数的数据速率、发射功率和扩频因子。

进一步的，在将所述调节指令下发至所述节点设备，用于所述节点设备下一次的上行数据传输之后，还包括：

根据下一次上行数据传输对应生成的所述上行信号质量记录比对所述调节策略表，并根据比对结果修正所述调节策略表。

此外，本申请实施例还提供了另一种物联网数据传输自适应调节方法，包括：

基于当前调节参数发送上行数据至服务器端，所述调节参数包括数据速率、发射功率和扩频因子；

在对应的下行窗口接收所述上行数据的确认帧，若未接收到所述确认帧，循环根据当前调节参数查询预设置的调节策略表，基于查询结果更新当前调节参数并重新发送所述上行数据，直至接收到所述确认帧。

进一步的，基于查询结果更新当前调节参数，包括：

基于查询结果依次变更扩频因子，降低所述数据速率并提升所述发射功率。

在第二方面，本申请实施例提供了一种物联网数据传输自适应调节装置，包括：

记录模块，用于根据节点设备发送的上行数据生成对应的上行信号质量记录，并基于指定数量的所述上行信号质量记录确定当前所述节点设备的网络质量分数；

查询模块，用于基于所述网络质量分数查询预设置的调节策略表，确定对应的调节参数，所述调节策略表预先根据所述网络质量分数不同的分数区间设置对应的所述调节参数；

调节模块，用于基于所述调节参数生成调节指令，将所述调节指令下发至所述节点设备，用于所述节点设备下一次的上行数据传输。

在第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：

存储器以及一个或多个处理器；

所述存储器，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如第一方面所述的物联网数据传输自适应调节方法。

在第四方面，本申请实施例提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行如第一方面所述的物联网数据传输自适应调节方法。

本申请实施例根据节点设备发送的上行数据生成对应的上行信号质量记录，并基于指定数量的上行信号质量记录确定当前节点设备的网络质量分数，基于网络质量分数查询预设置的调节策略表，确定对应的调节参数。最终基于调节参数生成调节指令，将调节指令下发至节点设备，用于节点设备下一次的上行数据传输。采用上述技术手段，通过自适应调节上行数据的发送参数，可以保障数据传输的稳定性，避免远距离上行数据传输出现不稳定甚至频繁重传的情况，提升电池使用寿命，提升远距离通信质量。

此外，本申请实施例在节点设备发送上行数据失败时，通过自适应调节上行数据传输参数，可以进一步保障上行数据传输的稳定性。

附图说明

图1是本申请实施例一提供的一种物联网数据传输自适应调节方法的流程图；

图2是本申请实施例一中的网络质量分数计算流程图；

图3是本申请实施例一中的数据传输过程中的调节参数自适应调节流程图；

图4是本申请实施例一中的调节策略表示意图；

图5是本申请实施例一提供的另一种物联网数据传输自适应调节方法的流程图；

图6是本申请实施例二提供的一种物联网数据传输自适应调节装置的结构示意图；

图7是本申请实施例三提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

本申请提供的一种物联网数据传输自适应调节方法，旨在通过自适应调节上行数据传输的数据速率和发射功率，以提升数据传输的稳定性，保障上行数据远距离传输的通信质量。相对于传统的上行数据传输方式，其节点设备在发送上行数据时，根据其设置的发射功率和数据速率进行无线通信，然后接收到来自服务器的确认帧，则该次通信成功。但在通讯距离较远或网络状况差的情况下，经常发生数据传输失败需要进行重发的情况，当再次进行重发时，节点设备会更换频率信道，重新以上一次上行数据传输的发射功率和数据速率进行通信。由于节点设备以固定发射功率和固定数据速率进行无线通信，未能按需分配其发射功率和数据速率，在距离较远的通信场景中，固定的数据速率、发射功率和有限的频点会大大降低通信质量而导致上行数据传输失败。

实施例一：

图1给出了本申请实施例一提供的一种物联网数据传输自适应调节方法的流程图，本实施例中提供的物联网数据传输自适应调节方法可以由物联网数据传输自适应调节设备执行，该物联网数据传输自适应调节设备可以通过软件和/或硬件的方式实现，该物联网数据传输自适应调节设备可以是两个或多个物理实体构成，也可以是一个物理实体构成。一般而言，该物联网数据传输自适应调节设备可以是物联网系统的服务器端。

下述以该物联网数据传输自适应调节设备为执行物联网数据传输自适应调节方法的主体为例，进行描述。参照图1，该物联网数据传输自适应调节方法具体包括：

s110、根据节点设备发送的上行数据生成对应的上行信号质量记录，并基于指定数量的所述上行信号质量记录确定当前所述节点设备的网络质量分数。

具体的，节点设备在发送上行数据至服务器时，对应服务器一端，会在接收到上行数据之后进行对应上行数据的信号质量记录，生成对应的上行信号质量记录。每一个上行数据都对应进行记录，上行信号质量记录主要包括数据传输过程中的信噪比和信号接收强度信息，基于这些信息可以明确当前对应节点设备的通信质量，以此可便于进行相关数据传输参数的自适应调节。现有技术测量数据传输的信噪比和信号接收强度信息的方式有很多，本申请实施例不做固定限制，在此不多赘述。

进一步的，基于上述上行信号质量记录，本申请实施例对应进行当前节点设备的网络质量分数计算，以此来评估当前节点设备与服务器的通信质量，进而根据网络质量分数判断是否进行数据传输参数的自适应调节。参照图2，提供网络质量分数的计算流程图，网络质量分数的计算流程包括：

s1101、基于指定数量的所述上行信号质量记录统计平均信噪比和平均信号接收强度；

s1102、根据所述平均信噪比和所述平均信号接收强度使用预设定的网络质量分数计算公式计算对应的网络质量分数。

本申请实施例中，通过获取该节点设备最近五条上行信号质量记录，根据最近五条上行数据所对应的上行信号质量记录，提取其对应的信噪比和信号强度信息，基于该五条信噪比和信号强度信息计算平均信噪比和平均信号接收强度。进而基于平均信噪比和平均信号接收强度即可使用预设定的网络质量分数计算公式计算网络质量分数。网络质量分数计算公式为：

score＝1/2*rssi+snr

其中，score为网络质量分数，rssi为平均信号接收强度，snr为平均信噪比。

基于上述网络质量分数计算公式，即可得到一个量化当前节点设备通信质量的网络质量分数。需要说明的是，上述网络质量分数计算公式根据实际通信质量评估需求设置，根据实际需要，也可以适应性设置对应的网络质量分数计算公式。

s120、基于所述网络质量分数查询预设置的调节策略表，确定对应的调节参数，所述调节策略表预先根据所述网络质量分数不同的分数区间设置对应的所述调节参数。

参照图3，基于上述步骤s110对接收到的上行数据进行信号质量记录，并对应上行信号质量记录计算网络质量分数，根据计算得到的网络质量分数值，本申请实施例通过查询预先设置的调节策略表判断是否进行调节参数的更新，进而在需要进行参数更新时生成调节指令，通过mac指令下发至节点设备以进行参数更新。具体的，参照图4，提供本申请实施例调节策略表的示意图。其中，调节参数包括对应所述网络质量分数的数据速率、发射功率和扩频因子。在此之前，节点设备基于初始的调节参数(即初始的数据速率、发射功率和扩频因子)进行上行数据的传输。后续根据上行信号质量记录确定网络质量分数值之后，即可基于该网络质量分数值查询调节策略表，确定网络质量分数落入的分数区间。例如，根据五条上行信号质量记录计算得到平均信噪比snr＝-9，平均信号接收强度rssi＝-85，扩频因子sf＝10，且当前节点设备进行上行数据传输的数据速率为dr2。则此时根据网络质量分数计算公式，算出score＝(-85)*1/2+(-9)＝-51.5。基于这一网络质量分数“-51.5”确定其落入调节策略表中[-40.5,-54.5]的分数区间中，则表明当前需要对节点设备上行数据传输的相关参数(即数据速率、发射功率和扩频因子)进行更新，以保障节点设备的通信质量。具体的，服务器端根据调节策略表对应的数据，会选择扩频因子sf＝9，数据速率为dr3，并确定最大发射功率power为17dbm，以此确定调节参数。

s130、基于所述调节参数生成调节指令，将所述调节指令下发至所述节点设备，用于所述节点设备下一次的上行数据传输。

进一步的，在确定调节参数之后，参照图3，本申请实施例根据调节参数对应生成调节指令，并通过mac命令携带这一调节指令，在等待下一个下行窗口到来时，将调节参数发送至节点设备。节点设备基于该mac命令即可对应进行相关参数更新，将其自身的扩频因子设置为sf9，调整速率设置为dr3，调整下一次发送上行消息的数据速率为dr3，最大发射功率为17dbm，且节点设备的发射功率尽可能调至最大，然后回复ans至服务器端，以此完成自身的调节参数更新。后续进行上行数据传输时，基于更新后的调节参数进行上行数据传输。可以理解的是，本申请实施例根据通信环境和通信距离的因素得出其信号接收强度和信噪比，进而对应通信距离较近的节点设备使用较高速率通信，其射频传输时间短，功耗低，信道占用量较少；对应通信距离较远的节点设备使用较低速率通信，其射频传输时间长，功耗高，信道占用量大，但可以保障通信质量。以此来保障不同通信距离下上行数据传输的自适应调节，保障上行数据传输的稳定性。

在一个实施例中，本申请实施例还根据下一次上行数据传输对应生成的所述上行信号质量记录比对所述调节策略表，并根据比对结果修正所述调节策略表。可以理解的是，在根据调节策略表确定调节参数并更新至节点设备之后，节点设备在下一次上行数据传输时会基于对应的调节参数发送上行数据，如若依此检测到上行信号质量记录表明其信噪比和/或信号接收强度未达到理想的需求，则表明节点设备依照更新后的调节参数发送上行数据无法改善当前节点设备的通信质量，需要适应性修改调节策略表中数据速率和发射功率数值的设置，以确保更新调节参数之后可以使上行数据传输的通信质量越趋稳定。

另一方面，本申请实施例一还提供了另一种物联网数据传输自适应调节方法，该物联网数据传输自适应调节方法的执行主体可以是物联网系统的节点设备。参照图5，该物联网数据传输自适应调节方法包括：

s140、基于当前调节参数发送上行数据至服务器端，所述调节参数包括数据速率、发射功率和扩频因子；

s150、在对应的下行窗口接收所述上行数据的确认帧，若未接收到所述确认帧，循环根据当前调节参数查询预设置的调节策略表，基于查询结果更新当前调节参数并重新发送所述上行数据，直至接收到所述确认帧。

具体的，不同于上述步骤s110-s130通过服务器端进行数据传输的自适应调节，本申请实施例还通过节点设备进行数据重传监测和参数更新。具体的，节点设备在发送上行数据时，会根据预先设置的相关参数(即数据速率、发射功率和扩频因子)发送上行数据。上行数据需要服务器端对应进行回复，返回相应的确认帧以表明服务器端接收到对应上行数据。当节点设备周围网络环境状况比较差时，节点设备无法在对应的下行窗口监听接收到上行数据的确认帧，则此时上行数据会发生丢包的情况，需要进行上行数据重传。此时节点设备会以一个新的数据速率发送上行数据，并且新的数据速率比之前的数据速率要低。具体的，参照图4，在调节策略表中dr表示数据速率，sf表示扩频因子，不同的数据速率与扩频因子对应，即dr0＝sf12，dr1＝sf11...dr4＝sf8，dr5＝sf7。一般而言，节点设备在第一次发送上行数据时以一个固定的数据速率传输，当需要重传上行数据时，则第二次以max(dr-1,0)的数据速率传输，以此类推，发送了8次重传，则说明该网络状态不可用。示例性的，节点设备以数据速率dr4发送一个上行数据后，若未收到下行的确认帧，则通过查询调节策略表，确定调节参数，下一次重发时，以数据速率为dr3(即max(dr4-1，0))，扩频因子sf＝9，最大发射功率为17dbm进行上行数据重发。以此类推，若再次未收到下行确认帧，则继续查询调节策略表，依次降低数据速率，提高发射功率以保障更远距离通信的通信质量。

通过自适应调节数据速率、发射功率和扩频因子以提升数据通信质量，根据实时的通信质量检测动态调整数据速率等参数。其中，近距离通信采取高数据速率传输，可以缩短空中时间。当远距离通信出现异常时可以通过调节参数来提升通信质量。在能耗方面，根据通信链路的通信质量来确定节点设备的最大发射功率和数据速率，可以提高电池供电寿命。

上述，根据节点设备发送的上行数据生成对应的上行信号质量记录，并基于指定数量的上行信号质量记录确定当前节点设备的网络质量分数，基于网络质量分数查询预设置的调节策略表，确定对应的调节参数。最终基于调节参数生成调节指令，将调节指令下发至节点设备，用于节点设备下一次的上行数据传输。采用上述技术手段，通过自适应调节上行数据的发送参数，可以保障数据传输的稳定性，避免远距离上行数据传输出现不稳定甚至频繁重传的情况，提升电池使用寿命，提升远距离通信质量。

此外，本申请实施例在节点设备发送上行数据失败时，通过自适应调节上行数据传输参数，可以进一步保障上行数据传输的稳定性。

实施例二：

在上述实施例的基础上，图6为本申请实施例二提供的一种物联网数据传输自适应调节装置的结构示意图。参考图6，本实施例提供的物联网数据传输自适应调节装置具体包括：记录模块21、查询模块22和调节模块23。

其中，记录模块21用于根据节点设备发送的上行数据生成对应的上行信号质量记录，并基于指定数量的所述上行信号质量记录确定当前所述节点设备的网络质量分数；

查询模块22用于基于所述网络质量分数查询预设置的调节策略表，确定对应的调节参数，所述调节策略表预先根据所述网络质量分数不同的分数区间设置对应的所述调节参数；

调节模块23用于基于所述调节参数生成调节指令，将所述调节指令下发至所述节点设备，用于所述节点设备下一次的上行数据传输。

上述，根据节点设备发送的上行数据生成对应的上行信号质量记录，并基于指定数量的上行信号质量记录确定当前节点设备的网络质量分数，基于网络质量分数查询预设置的调节策略表，确定对应的调节参数。最终基于调节参数生成调节指令，将调节指令下发至节点设备，用于节点设备下一次的上行数据传输。采用上述技术手段，通过自适应调节上行数据的发送参数，可以保障数据传输的稳定性，避免远距离上行数据传输出现不稳定甚至频繁重传的情况，提升电池使用寿命，提升远距离通信质量。

此外，本申请实施例在节点设备发送上行数据失败时，通过自适应调节上行数据传输参数，可以进一步保障上行数据传输的稳定性。

本申请实施例二提供的物联网数据传输自适应调节装置可以用于执行上述实施例一提供的物联网数据传输自适应调节方法，具备相应的功能和有益效果。

实施例三：

本申请实施例三提供了一种电子设备，参照图7，该电子设备包括：处理器31、存储器32、通信模块33、输入装置34及输出装置35。该电子设备中处理器的数量可以是一个或者多个，该电子设备中的存储器的数量可以是一个或者多个。该电子设备的处理器、存储器、通信模块、输入装置及输出装置可以通过总线或者其他方式连接。

存储器32作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请任意实施例所述的物联网数据传输自适应调节方法对应的程序指令/模块(例如，物联网数据传输自适应调节装置中的记录模块、查询模块和调节模块)。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器可进一步包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

通信模块33用于进行数据传输。

处理器31通过运行存储在存储器中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的物联网数据传输自适应调节方法。

输入装置34可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置35可包括显示屏等显示设备。

上述提供的电子设备可用于执行上述实施例一提供的物联网数据传输自适应调节方法，具备相应的功能和有益效果。

实施例四：

本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种物联网数据传输自适应调节方法，该物联网数据传输自适应调节方法包括：根据节点设备发送的上行数据生成对应的上行信号质量记录，并基于指定数量的所述上行信号质量记录确定当前所述节点设备的网络质量分数；基于所述网络质量分数查询预设置的调节策略表，确定对应的调节参数，所述调节策略表预先根据所述网络质量分数不同的分数区间设置对应的所述调节参数；基于所述调节参数生成调节指令，将所述调节指令下发至所述节点设备，用于所述节点设备下一次的上行数据传输

存储介质——任何的各种类型的存储器设备或存储设备。术语“存储介质”旨在包括：安装介质，例如cd-rom、软盘或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如dram、ddrram、sram、edoram，兰巴斯(rambus)ram等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质(例如硬盘或光存储)；寄存器或其它相似类型的存储器元件等。存储介质可以还包括其它类型的存储器或其组合。另外，存储介质可以位于程序在其中被执行的第一计算机系统中，或者可以位于不同的第二计算机系统中，第二计算机系统通过网络(诸如因特网)连接到第一计算机系统。第二计算机系统可以提供程序指令给第一计算机用于执行。术语“存储介质”可以包括驻留在不同位置中(例如在通过网络连接的不同计算机系统中)的两个或更多存储介质。存储介质可以存储可由一个或多个处理器执行的程序指令(例如具体实现为计算机程序)。

当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的物联网数据传输自适应调节方法，还可以执行本申请任意实施例所提供的物联网数据传输自适应调节方法中的相关操作。

上述实施例中提供的物联网数据传输自适应调节装置、存储介质及电子设备可执行本申请任意实施例所提供的物联网数据传输自适应调节方法，未在上述实施例中详尽描述的技术细节，可参见本申请任意实施例所提供的物联网数据传输自适应调节方法。

上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。