一种基于LoRa的公专网互通对讲方法、装置以及系统与流程

一种基于lora的公专网互通对讲方法、装置以及系统
技术领域
1.本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种基于lora 的公专网互通对讲方法、装置以及系统。


背景技术：

2.随着各行各业的蓬勃发展，对讲机的应用也越发广泛。对讲机主要用于团体成员间的联络和指挥调度，以提高沟通效率、提高处理突发事件的快速反应能力。随着对讲机进入民用市场，人们开始越来越多地使用对讲机，对对讲机的性能如语音传输距离、语音音质等要求越来越高。
3.目前对讲机主要有专网对讲机以及公网对讲机两种。
4.传统专网对讲机又包括模拟对讲与数字对讲。专网对讲机无需移动数据网络覆盖即可正常工作，一般通话距离在3-5公里，但在有着众多高大建筑的城市区域，通话距离可能缩短到几百米，通话范围受限。
5.公网对讲机利用无线接入技术（tdd-lte/fdd-lte/wcdma/tdscdma/cdma/gsm/wifi）实现语音对讲通话。它解决了对讲通话距离近的难题，实现了全国乃至全球对讲的目的。但在地下、矿井、戈壁等无网络信号覆盖的场所无法进行对讲。
6.可见，现有技术主要的两种对讲技术各有优劣，分别存在远距离与信号盲区无法实现对讲的问题。


技术实现要素：

7.本发明实施例的目的在于提供一种基于lora的公专网互通对讲方法，旨在解决现有技术主要的两种对讲技术各有优劣，分别存在远距离与信号盲区无法实现对讲的问题。
8.本发明实施例是这样实现的，一种基于lora的公专网互通对讲方法，应用于lora终端，所述基于lora的公专网互通对讲方法包括：根据预设的动态网关生成规则确定本节点是否为网关设备并向专用网络广播；若本节点为网关设备且接收到公网对讲数据，对接收到的对讲数据进行转换处理；构建本节点到目标节点的对讲链路，确定各对讲链路的资源消耗；根据各链路的资源消耗确定最优链路；根据最优链路将转换后的对讲数据传送给最优链路的下一个节点。
9.本发明实施例的另一目的在于提供一种基于lora的公专网互通对讲装置，所述基于lora的公专网互通对讲装置包括：网关生成模块，用于根据预设的动态网关生成规则确定本节点是否为网关设备并向专用网络广播；转换模块，用于若本节点为网关设备且接收到公网对讲数据，对接收到的对讲数据进行转换处理；
链路构建模块，用于构建本节点到目标节点的对讲链路，确定各对讲链路的资源消耗；链路确定模块，用于根据各链路的资源消耗确定最优链路；数据传送模块，用于根据最优链路将转换后的对讲数据传送给最优链路的下一个节点。
10.本发明实施例的另一目的在于提供一种基于lora的公专网互通对讲系统，其特征在于，所述基于lora的公专网互通对讲系统包括：公网对讲终端，用于通过公网发送及接收对讲数据；lora终端，用于通过lora网络发送及接收对讲数据，其中，lora终端中至少有一个作为网关设备执行如本发明实施例所述的基于lora的公专网互通对讲方法的步骤。
11.本发明实施例提供的基于lora的公专网互通对讲方法结合了公网对讲与专网对讲，同时解决了专网无法实现远距离传输、公网在无网络覆盖地区无法使用的问题；在此基础上，本发明通过动态生成网关节点、根据资源消耗筛选对讲链路，可以减少专用网络传递点对点对讲数据的资源消耗，减小数据迟延。
附图说明
12.图1为本发明实施例提供的基于lora的公专网互通对讲方法的流程图；图2为本发明实施例提供的基于lora的公专网互通对讲装置的结构框图；图3为本发明实施例提供的基于lora的公专网互通对讲系统通信原理图；图4为本发明实施例提供的一种计算机设备结构示意图。
具体实施方式
13.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
14.可以理解，本发明所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本发明的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
15.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
16.如图1所示，为本发明实施例提供的一种基于lora的公专网互通对讲方法的流程图，应用于lora终端，包括：根据预设的动态网关生成规则确定本节点是否为网关设备并向专用网络广播；若本节点为网关设备且接收到公网对讲数据，对接收到的对讲数据进行转换处理；构建本节点到目标节点的对讲链路，确定各对讲链路的资源消耗；根据各链路的资源消耗确定最优链路；根据最优链路将转换后的对讲数据传送给最优链路的下一个节点。
17.在本实施例中，可以理解，上述方法可以应用于lora网络中的任意一个节点，任意
一个节点通过执行上述算法确定本节点是否为网关设备，即确定本节点是否直接接入公网。
18.在本实施例中，当确定本节点作为网关设备后，本节点接入公网与公网传递数据；作为网关设备，本节点还需要对数据进行转换，包括数字量向模拟量的转换以及模拟量向数字量的转换。
19.在本实施例中，还包括构建对讲链路，确定各链路的资源消耗，这里的资源包括主要指功率消耗。通过计算不同链路的资源消耗可以确定出最优链路，从而实现数据转发；确定出最优链路后，通过该最优链路转发对讲数据。在本发明实施例中，需要说明的是，本发明是以当前节点接收到来自公网的对讲数据，将该对讲数据向目标节点发送为例说明的，该方法同样可以适用当前节点寻找最优链路以连接公网。
20.本发明实施例提供的基于lora的公专网互通对讲方法结合了公网对讲与专网对讲，同时解决了专网无法实现远距离传输、公网在无网络覆盖地区无法使用的问题；在此基础上，本发明通过动态生成网关节点、根据资源消耗筛选对讲链路，可以减少专用网络传递点对点对讲数据的资源消耗，减小数据迟延。
21.所述根据预设的动态网关生成规则确定本节点是否为网关设备，包括：根据本节点与公网的通信速率以及本节点的计算速度确定第一因子；计算本节点与各子节点通信的复杂度确定第二因子；根据第一因子与第二因子计算本节点的总权重；若本节点的总权重大于设定的权重阈值，则确定本节点为网关设备。
22.在本实施例中，确定本节点是否为网关设备，包括两方面的评价内容，一方面是节点本身的特性，包括通信速率以及计算能力，不同的节点或者同一个节点在不同位置与公网的通信速率不同，选择与公网通信速率较高的节点作为网关设备可以使专用网络连接公网的速度更快；不同节点本身的计算能力在差别，选取计算能力较高的节点作为网关设备，可以降低数据在网关设备这一环节的迟延。
23.在本实施例中，通过总权重这一参数综合地衡量通信速率与计算能力，反映出具体节点是否可以作为网关设备。
24.作为一种优选的实施方式，所述根据本节点与公网的通信速率以及本节点的计算速度确定第一因子，包括：获取专网各节点最新一个统计周期内的平均通信速率作为第一速率；计算本节点在最新一个统计周期内的平均通信速率作为第二速率；计算第二速率与第一速率的比值，若比值大于1则取1；获取专用网络各节点的设备类型，确定专用网络的速度梯度；根据本节点的计算速度在所述速度梯度上的位置确定计算能力值；计算第二速率与第一速率的比值与计算能力值的平均值作为所述第一因子。
25.在本实施例中，专用网络的每个节点在设定周期内统计各自的平均通信速率，并定时分享给网络的其它节点。这里的统计周期具体可以是一天，一周，一个月等，具体可以根据专用网络的具体情况而定，当专用网络节点的变动较大时，统计周期就当设置得短一些，否则可以设置得长一些。
26.在本实施例中，包括本节点在内的任意一个节点，计算一个统计周期内的平均通
信速率，可以将该节点在统计周期内上传和/或下载的数据量（可以仅计算上行或者下行，也可以同时计算）除以统计周期的时长得到。
27.在本实施例中，计算第二速率与第一速率的比值作，若该大于1，则取1，可以反映该节点在通信速率上具有较高的优势。
28.在本实施例中，计算能力依靠于节点的硬件配置，对于固定类型的设备，其硬件配置相对确定，故本发明采用设备类型间接地衡量节点的计算能力。具体地，本发明根据常用设备的类型及其对应的计算速率，划分了速度梯度，例如，1000mhz以下为第一梯度，对应计算能力0.2；1ghz-1.5ghz为第二梯度，对应计算能力0.4
……
具体的划分根据专用网络中计算能力最高的设备与计算能力最低的设备构成的区间对应计算能力0-1进行划分。
29.在本实施例中，计算第二速率与第一速率的比值与计算能力值的平均值作为所述第一因子，这里采用的是权重均为0.5的平均值计算方法，根据任务的不同，可以采用不同的权重组合。例如对于实时性要求较高的数据，通信速率与计算速度的权重比值可以是4：1；对于准确性要求较高的数据，通信速率与计算速率的权重比值可以2：3。
30.在本实施例中，第一因子的取值范围为0-1。
31.作为一种优选的实施方式，所述计算本节点与各子节点通信的复杂度确定第二因子，包括：向专用网络广播一个收集指令，接收专用网络每个节点针对所述收集指令返回的第一条记录信息，所述记录信息记录了相应节点接收到的收集指令的传播路径；根据接收到的所有记录信息计算所述收集指令首次到达每一个节点的总转发次数，根据总转发次数计算平均转发次数；根据平均转发次数所属的梯度等级确定第二因子。
32.在本实施例中，接收到该收集指令的每一个节点对该收集指令进行全网转发，并标记上本节点的接收时间；任意一个节点首次收到该收集指令后，向收集指令的发出节点返回记录信息。任意一个节点再次接收到相同的收集指令后，将之舍弃。这里的收集指令用于收集节点与节点之间的数据传递路径。
33.在本实施例中，计算所有节点收到的收集指令的转发次数之和，除以总的节点数量得到平均转发次数。根据平均转发次数所属的梯度等级确定第二因子，具体地，平均转发次数的梯度可以设置为10个等级，通过全网各节点执行上述的第一、二步骤得到每个节点的平均转发次数，根据最小以及最大平均转发次数构建具用有10个等级的转发次数次梯度，10个等级梯度由大到小对应0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1共10个第二因子数值。第二因子越小，说明本节点作为网关设备与下级子节点通信的复杂度越小，网络通信关系越简单。
34.作为一种优选的实施方式，所述权重阈值由以下方法确定：获取当前专用网络网关设备的占比；若占比小于等于5%，则权重阈值设定为0；若占比大于等于10%，则权重阈值设定为1；若占比大于5%且小于10%，则权重阈值依概率产生。
35.在本实施例中，对于权重阈值还存在动态调控，根据专用网络中的网关设备的数量情况动态设定权重阈值，可以调节专用网络中的网关设备的数量，防止过多生成网络的
消耗，过少导致点对点通信的链路复杂过度过高。
36.作为一种优选的实施方式，所述构建本节点到目标节点的对讲链路，确定各对讲链路的资源消耗，包括：向目标节点发送一条探路指令，接收目标节点针对所述探路指令返回的前若干条记录信息，所述记录信息记录了目标节点接收到的所述探路指令的传播路径；确定各对讲链路的资源消耗。
37.在本实施例中，各节点接收到探路指令后，返回记录信息；需要说明的是，由不同节点转发而来的探路指令，具有不同的记录信息，目标节点可以多次接收到由同一节点发出、由不同转发节点组合转发而来的探路信息。目标节点针对前若干条探路信息返回记录信息，这前若干条记录信息记录了时间花费最短的最若干条对讲链路。在此基础上，通过计算各对讲链路的资源消耗，确定各对讲链路的优先级，优选资源消耗低的链路进行数据的传输。
38.作为一种优选的实施方式，所述确定各对讲链路的资源消耗，包括：确定对讲链路的中转设备数量记为a；确定对讲链路任意两个相邻节点之间的距离si；由下式计算链路的资源消耗：其中：为链路的资源消耗；为设备接收与转发的启动资源消耗；为本节点与目标节点数据传输路程的分段数量；为数据转发的资源消耗，为发送距离的函数；且；重复以上步骤得到每一条对讲链路的资源消耗。
39.在本实施例中，这里的中转设备是指接收到对讲数据后再将之进行转发的设备，不包括当前节点以及目标节点。确定对讲链路任意两个相邻节点的距离，是通过两个过节之间发送与接收的时差与默认的信号传输速度计算的。
40.在本实施例中，与发送距离相关，当距离较短时，随si的增大而显著增大；距离适中时，随si的增大而缓慢增大；距离较远时，受限于硬件限制不再增加；具体的对应值可以通过查表的方式确定。
41.如图2所示，本发明实施例还提供了一种基于lora的公专网互通对讲装置，所述基于lora的公专网互通对讲装置包括：网关生成模块，用于根据预设的动态网关生成规则确定本节点是否为网关设备并向专用网络广播；转换模块，用于若本节点为网关设备且接收到公网对讲数据，对接收到的对讲数据进行转换处理；链路构建模块，用于构建本节点到目标节点的对讲链路，确定各对讲链路的资源
消耗；链路确定模块，用于根据各链路的资源消耗确定最优链路；数据传送模块，用于根据最优链路将转换后的对讲数据传送给最优链路的下一个节点。
42.在本实施例中，关于上述各模块的解释说明请参考本发明方法部分的内容，本实施例在此不再赘述。
43.本发明实施例还提供了一种基于lora的公专网互通对讲系统，所述基于lora的公专网互通对讲系统包括：公网对讲终端，用于通过公网发送及接收对讲数据；lora终端，用于通过lora网络发送及接收对讲数据，其中，lora终端中至少有一个作为网关设备执行如本发明实施例所述的基于lora的公专网互通对讲方法的步骤。
44.在本实施例中，还提供了一种基于lora的公专网互通对讲系统，图3给了该系统的通信原理图。该系统结合了公网对讲与专网对讲，同时解决了专网无法实现远距离传输、公网在无网络覆盖地区无法使用的问题；在此基础上，本发明通过动态生成网关节点、根据资源消耗筛选对讲链路，可以减少专用网络传递点对点对讲数据的资源消耗，减小数据迟延。
45.图4示出了一个实施例提供的计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是图3中的lora终端。如图4所示，该计算机设备包括该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、输入装置和显示屏。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现本发明实施例提供的基于lora的公专网互通对讲方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行本发明实施例提供的基于lora的公专网互通对讲方法。计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
46.本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
47.在一个实施例中，本发明实施例提供的基于lora的公专网互通对讲装置可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图4所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成该基于lora的公专网互通对讲装置的各个程序模块，比如，图2所示的网关生成模块、转换模块、链路构建模块、链路确定模块和数据传送模块。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明书中描述的本发明各个实施例的基于lora的公专网互通对讲方法中的步骤。
48.例如，图4所示的计算机设备可以通过如图2所示的基于lora的公专网互通对讲装置中的网关生成模块执行步骤s100；计算机设备可通过转换模块执行步骤s200；计算机设备可通过链路构建模块执行步骤s300；计算机设备可通过链路确定模块执行步骤s400；计算机设备可通过数据传送模块执行步骤s500。
49.在一个实施例中，提出了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器、处理器及
存储在所述存储器上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以下步骤：根据预设的动态网关生成规则确定本节点是否为网关设备并向专用网络广播；若本节点为网关设备且接收到公网对讲数据，对接收到的对讲数据进行转换处理；构建本节点到目标节点的对讲链路，确定各对讲链路的资源消耗；根据各链路的资源消耗确定最优链路；根据最优链路将转换后的对讲数据传送给最优链路的下一个节点。
50.在一个实施例中，提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行以下步骤：根据预设的动态网关生成规则确定本节点是否为网关设备并向专用网络广播；若本节点为网关设备且接收到公网对讲数据，对接收到的对讲数据进行转换处理；构建本节点到目标节点的对讲链路，确定各对讲链路的资源消耗；根据各链路的资源消耗确定最优链路；根据最优链路将转换后的对讲数据传送给最优链路的下一个节点。
51.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
52.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
53.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保
护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要为准。