自动调节无线传输速率的数据采集方法及数据采集系统与流程

本发明涉及通讯领域，尤其涉及一种自动调节无线传输速率的数据采集方法及数据采集系统。

背景技术：
随着信息技术的发展，网络已成为人们日常生活和工作的一部分，因此，人们对网络外设的需求也越来越多，例如，各种视频摄像设备、语音设备等。目前，网络摄像设备的应用已十分广泛，通过摄像设备将拍摄到的各种图像数据或录制的各种视频资料，通过网络传递给其他终端，给使用者带来极大的方便，以及很好的用户体验。网络摄像设备可以通过有线的方式与其他设备进行通信，也可以通过无线的方式与其他设备进行通信。对于现有的有线通信来说，带宽一般比较稳定，并且可以保证较高质量的实时视频或图像的正常传输，而对于无线通信来说，无线信道质量存在波动性，当无线信道质量出现恶化的时候，无法保证设备实时传输的视频或图像以原有的质量进行传输。并且，极有可能出现由于设备的传输速率较高而导致整个无线通信系统一时的流量积增，甚至致使整个无线链路的崩溃的情况。目前，有些摄像装置包含自动调节传输速率的功能，但通常是以丢包率来衡量传输链路质量的好坏，再对设备的传输速率进行相应的调整。但是，丢包率有时并不能完全的反映出数据传输链路的真实状况，因为导致丢包的原因，可能不仅仅是由于传输链路质量的下降，也有可能是受数据处理能力等因素的影响。

技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种自动调节无线传输速率的数据采集方法及数据采集系统，以解决现有技术存在的由于设备的传输速率较高而导致整个无线通信系统一时的流量积增，甚至可能致使整个无线链路的崩溃的问题。本发明提供的自动调节无线传输速率的数据采集方法包括：获取传输采集数据的无线传输信道当前的带宽；根据所述无线传输信道当前的带宽及为用于数据采集的一个或多个数据采集器分别配置的带宽比重获取每个数据采集器的最大采集速率；根据每个数据采集器的最大采集速率调整通过所述无线传输信道对每个数据采集器的采集数据的发送。进一步地，获取所述无线传输信道当前的带宽，包括：配置无线传输信道的信噪比区间与带宽的对应关系；对传输采集数据的无线传输信道的信噪比进行监测，根据所述信噪比检测对应的信噪比区间，再结合所述信噪比区间与带宽的对应关系获取所述无线传输信道当前的带宽。进一步地，配置无线传输信道的信噪比区间与带宽的对应关系，包括：通过系统测试获取所述无线传输信道在不同信道质量下的一个或多个信噪比及其相应适配的在所述无线传输信道中传输信号的调制编码方式，从而得到不同的信噪比区间与适配的调制编码方式的对应关系；根据每个调制编码方式获取相适应的所述无线传输信道的带宽，从而建立不同的信噪比区间与适配的调制编码方式及所述无线传输信道的带宽的对应关系。进一步地，对传输采集数据的无线传输信道的信噪比进行监测，根据所述信噪比检测对应的信噪比区间，再结合所述信噪比区间与带宽的对应关系获取所述无线传输信道当前的带宽，包括：实时或周期监测所述无线传输信道的信噪比，并判断监测到的信噪比是否在当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间内；当所述监测到的信噪比不在当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间时，将当前调制编码方式更改为所述信噪比所处的信噪比区间对应的调制编码方式，并根据更改后的调制编码方式获得相适应的所述无线传输信道的带宽。进一步地，向每个数据采集器发送携带所述最大采集速率的速率调节消息，从而使所述数据采集器根据所述速率调节消息调节发送对应采集数据的最大采集速率。为解决上述问题，本发明还提供一种无线收发装置，与一个或多个数据采集器相连接，包括：无线发送模块，用于将接收到的各个数据采集器发来的采集数据，根据每个数据采集器的相应最大采集速率通过无线传输信道进行发送；信道质量监测单元，用于获取所述无线传输信道当前的带宽；传输速率控制单元，用于根据所述无线传输信道当前的带宽及为所述一个或多个数据采集器分别配置的带宽比重获取每个数据采集器的最大采集速率，并将所述最大采集速率发送给相应的数据采集器以使相应的数据采集器调整各自向所述无线发送模块发送所述采集数据的最大采集速率。进一步地，所述信道质量监测单元，进一步用于:配置无线传输信道的信噪比区间与带宽的对应关系；对传输采集数据的无线传输信道的信噪比进行监测，根据所述信噪比检测对应的信噪比区间，再结合所述信噪比区间与带宽的对应关系获取所述无线传输信道当前的带宽。进一步地，所述信道质量监测单元，进一步用于：通过系统测试获取所述无线传输信道在不同信道质量下的一个或多个信噪比及其相应适配的在所述无线传输信道中传输信号的调制编码方式，从而得到不同的信噪比区间与适配的调制编码方式的对应关系；根据每个调制编码方式获取相适应的所述无线传输信道的带宽，从而建立不同的信噪比区间与适配的调制编码方式及所述无线传输信道的带宽的对应关系。进一步地，所述信道质量监测单元，进一步用于：实时或周期监测所述无线传输信道的信噪比，并判断监测到的信噪比是否在当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间内；当所述监测到的信噪比不在当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间时，将当前调制编码方式更改为所述信噪比所处的信噪比区间对应的调制编码方式，并根据更改后的调制编码方式获得相适应的所述无线传输信道的带宽。进一步地，所述传输速率控制单元进一步用于：向每个数据采集器发送携带所述最大采集速率的速率调节消息，从而使所述数据采集器根据所述速率调节消息调整发送对应采集数据的最大采集速率。为解决上述问题，本发明还提供了一种数据采集系统，包括：如上所述的无线收发装置及分别与所述无线收发装置相连接的一个或多个数据采集器，其中，所述数据采集器，进一步包括：数据发送单元，用于撷取采集数据并传输给所述无线收发装置进行发送；以及传输速率调整单元，用于接收所述无线收发装置的传输速率控制单元发送的速率调节消息，并根据所述速率调节消息将所述数据发送单元的最大采集速率设置为所述速率调节消息中携带的最大采集速率。与现有技术相比，本发明所获得的技术效果：（1）通过实时或周期监测无线传输信道当前的信噪比，确定所述无线传输信道的当前信噪比是否与当前的调制编码方式相适配，从而可以根据当前的信噪比调整无线传输信道中的调制编码方式，以较好的适应信道质量。（2）根据实时或周期监测得到的信噪比调整无线传输信道中的调制编码方式以确定当前的信道带宽，从而可以根据当前的信道带宽，调整数据采集器的采集速率，以适应当前的信道质量及带宽，避免因一个或多个设备的传输时速率过高而信道质量较低，导致的无线传输信道中某一时刻数据激增甚至崩溃的现象。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是本发明涉及的自动调节无线传输速率的数据采集方法的流程图；图2是本发明一实施例的流程图；图3是本发明的无线收发装置的示意图；图4是本发明的数据采集系统的示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步地详细说明。本发明的主要思想在于，通过对无线传输信道的信噪比进行实时监测，获得所述无线信道当前的带宽，从而确定所述无线传输信道中的一个或多个数据采集器在所述无线传输信道中传输采集数据的最大采集速率，并调整所述数据采集器的最大采集速率，从而可以使每个数据采集器以比较合理的传输速率传输采集数据。所述采集速率，是指数据采集器向无线收发装置发送采集数据的速率，所述无线收发装置可以将数据采集器发来的采集数据通过无线传输信道进行发送。如图1所示，本发明的方法包括：步骤S1，获取传输采集数据的无线传输信道当前的带宽；步骤S2，根据所述无线传输信道当前的带宽及为用于数据采集的一个或多个数据采集器分别配置的带宽比重获取每个数据采集器的最大采集速率；步骤S3，根据每个数据采集器的最大采集速率调整通过所述无线传输信道对每个数据采集器的采集数据的发送。以下以一个实施例来对本发明的方法进行详细说明，在本实施例中，步骤S101-S107对应步骤S1，步骤S108对应步骤S2，步骤S109对应步骤S3，如图1所示，该实施例的步骤包括：步骤S101，通过系统测试获取所述无线传输信道不同的信噪比区间与适配的调制编码方式的对应关系。无线传输信道中，对于某个给定的信噪比，可以为其匹配该信噪比所处的信噪比区间所对应的最适合的调制编码方式，也可以认为，不同的调制编码方式适和不同的信噪比区间，这种对应关系取决于系统特性，不同的系统中信噪比区间对应的最适合的调制编码方式不一定相同。因此，可以通过系统测试获取当前无线传输系统中，所述无线传输信道在不同信道质量下的一个或多个信噪比及其相应适配的在所述无线传输信道中传输信号的调制编码方式，从而得到不同的信噪比区间与适配的调制编码方式的对应关系；其中，系统测试是指通过射频测试并结合物理层仿真算法对当前无线通信系统进行的测试，得到无线传输信道在不同信道质量下的一个或多个信噪比及其相应适配的在所述无线传输信道中传输信号的调制编码方式，从而，得到不同的信噪比区间与适配的调制编码方式的对应关系。步骤S102，根据每个调制编码方式获取相适应的所述无线传输信道的带宽。无线传输信道中调制编码方式与信道的带宽也是对应的关系，对应关系取决于各系统特性，在同一系统中，各种编码方式有其固定对应的信道带宽。因此，可根据每个调制编码方式获取相适应的所述无线传输信道的带宽。步骤S103，建立不同的信噪比区间与适配的调制编码方式及所述无线传输信道的带宽的对应关系。由步骤S101-S102得到无线传输信道中信噪比区间与无线传输信道中的调制编码方式的对应关系以及调制编码方式与信道带宽的对应关系，便可以得到无线传输信道中信噪比与带宽的间接对应关系，例如，表1为在某一无线传输系统中信噪比区间与调制编码方式及信道带宽的对应关系表，表中只列出了部分调制编码方式对应的信噪比区间及信道带宽的对应关系，并且，在下面的对应关系表中，信噪比的数值区间与调制编码方式的对应关系以及调制编码方式与带宽的数值的对应关系，为在同一个系统下得到的，该对应关系因系统的不同而不同。信噪比(dB)调制编码方式带宽（Mbps）0-5BPSK1/26.675-7BPSK3/410.007-10QPSK1/213.3410-13QPSK3/420.0113-1516QAM1/226.6815-～16QAM3/440.02表1步骤S104，实时或周期监测所述无线传输信道当前的信噪比。在无线传输中，信道质量往往存在波动，信道中的信噪比也是会时刻发生变化的，因此，对信噪比进行实时或周期性监测，以便得到信道中的实时的信道质量或一段时间内的信道质量。对信噪比进行实时监测，就是实时获得当前的信噪比的数值，并在步骤S105中，判断实时监测到的当前信噪比的数值是否处于当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间内。例如，当监测得到当前的实时信噪比为3dB，则在步骤S105中，判断当前信噪比3dB是否处于当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间内。对信噪比进行周期性的监测，简单来说，可分为监测和滤波两个过程，监测过程中，在监测周期内，每隔预定时间，对信道的信噪比进行一次监测，得到当前时刻的真实信噪比，所述监测周期可以根据具体情况设定，例如设定为1秒、5秒等。在滤波过程中，将上一次计算得到的计算信噪比和本次监测得到的真实信噪比，按照预定比重相加，得到的数值作为本次的计算信噪比；将本周期最后一次计算得到的计算信噪比作为当前监测周期的信噪比。上述的监测过程和滤波过程可以同步进行，即，每进行一次监测，便进行一次计算；也可以在一个周期的监测过程结束后，再进行滤波过程。滤波过程中，可以按公式（1）计算本次监测的计算信噪比；SNR′(t)=a×SNR(t)+(1-a)×SNR′(t-Δt)（1）其中，Δt表示每个Δt时间进行一次监测；SNR(t)表示当前时刻t，监测得到的真实信噪比；SNR′(t)表示计算得到的当前时刻t的计算信噪比；SNR′(t-Δt))表示时刻(t-Δt)的计算信噪比，即，上一次监测时，计算得到的计算信噪比；a表示当前时刻t，本次监测得到的真实信噪比在当前时刻的计算信噪比中所占的比重；（1-a）表示前一时刻（t-Δt）计算得到的计算信噪比SNR′(t-Δt)在当前时刻t的计算信噪比SNR′(t)中所占的比重；下面举一个例子进行说明：假设以5秒为一个监测周期，每隔1秒进行一次信噪比的监测，a值设为0.9，并根据公式（1）得到：1s时监测得到真实信噪比为1dB，对应的计算信噪比SNR′=1×0.9+0×0.1=0.9dB2s时监测得到真实信噪比为2dB，对应的计算信噪比SNR′=2×0.9+0.9×0.1=1.89dB；3s时监测得到真实信噪比为3dB，对应的计算信噪比SNR′=3×0.9+1.89×0.1=2.889dB；4s时监测得到真实信噪比为1dB，对应的计算信噪比SNR′=1×0.9+2.889×0.1=1.1889dB；5s时监测得到真实信噪比为2dB，对应的计算信噪比SNR′=2×0.9+1.1889×0.1=1.91889dB；因此，将5s时对应的计算信噪比1.91889dB作为当前周期的信噪比，也就是在步骤S105中，判断5S时得到的计算信噪比是否处于当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间内的信噪比。判断是否改变调制编码方式后，继续进行下一周期的计算。在下一周期的计算中不将上一周期最后时刻计算出的计算信噪比值清零，而是接着用于下一周期的计算。例如，接着计算下一个监测周期的计算信噪比时，则将上一个周期的信噪比（5S时的计算信噪比），作为上一时刻的计算信噪比，直接进行下一次的计算。步骤S105，判断监测到的信噪比是否在当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间内。根据步骤S101-S103得到的信噪比区间与适合的调制编码方式的对应关系以及与带宽的对应关系，判断在步骤104中得到的实时信噪比或周期性监测得到的当前周期的信噪比是否处于当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间。如果所述信噪比处于当前的调制编码方式所对应的信噪比区间内，则不需要改变当前的调制编码方式，可返回到步骤S104，实时或周期监测所述无线传输信道当前的信噪比。而如果当前的信噪比不在当前的调制编码方式所对应的信噪比区间，则进行步骤S106，将当前调制编码方式更改为所述信噪比所处的信噪比区间对应的调制编码方式。例如，当实时监测当前信噪比时，某一时刻t，监测到的信噪比为6dB，从表1中查找信噪比区间与调制编码方式的对应关系，信噪比为6dB所对应的信噪比区间为5-7dB，该信噪比区间对应的调制编码方式为BPSK3/4，而当前的调制编码方式为BPSK3/4，则系统的调制编码方式不需要更改，仍为BPSK3/4，返回继续执行步骤S104；若某一时刻t，监测到信道的信噪比为8dB，对应的信噪比区间为7-10dB，而当前的调制编码方式为BPSK3/4，则需要执行步骤S106将当前的调制编码方式由当前的BPSK3/4更改为信噪比区间7-10dB所对应的调制编码方式QPSK1/2。当周期监测信噪比时，则可根据某一监测周期得到的周期信噪比，确定其所处于的信噪比区间，再根据该信噪比区间对应的调制编码方式确定是否更改调制编码方式。步骤S107，根据更改后的调制编码方式获得相适应的所述无线传输信道的带宽。例如，在上述步骤S105-S106中，由于监测到的当前信噪比8dB对应的信噪比区间不是当前的调制编码方式BPSK3/4所对应的信噪比区间，因此将当前的调制编码方式更改为当前信噪比8dB所处于的信噪比区间对应的调制编码方式QPSK1/2，而由更改后的调制编码方式QPSK1/2所对应的带宽为13.34Mbps，因此，可以确定无线传输信道当前的带宽为13.34Mbps。步骤S108，根据无线传输信道当前的带宽及为用于数据采集的一个或多个数据采集器分别配置的带宽比重获取每个数据采集器的最大采集速率。在实际应用中，可以为无线传输信道中的每个数据采集器分别分配传输带宽，为各个数据采集器分配的传输带宽可以根据为每个数据采集器配置的服务等级来确定，例如，为某个数据采集器配置的服务等级为一级，而服务等级一级对应分配的带宽比重是80%，若所述无线传输信道当前的带宽为10Mbps，则为所述数据采集器配置的带宽为8Mbps，确定所述数据采集器的在所述无线传输信道中的最大采集速率应为8Mbps。所述采集速率，是指数据采集器向无线收发装置发送采集数据的速率，所述无线收发装置可以将数据采集器发来的采集数据通过无线传输信道进行发送。由于无线传输信道中可能不仅仅只有一个采集器，每个无线收发装置可能连接数据采集器，为了避免多个网络采集器同时传输数据时，因传输速率过高而导致的无线传输信道中某一时刻数据激增，因此，可以根据为每个数据采集器分别分配带宽，例如，有3个数据采集器，服务等级分别为一级、二级、三级、而它们的服务等级对应的带宽比重分别为50%、30%、20%，若无线传输信道当前的带宽为10Mbps，为上述三个数据采集器分别配置带宽5Mbps、3Mbps、2Mbps，并根据为上述三个数据采集器分配的带宽，将它们的最大采集速率分别调整为5Mbps、3Mbps和2Mbps。步骤S109，根据每个数据采集器的最大采集速率调整通过所述无线传输信道对每个数据采集器的采集数据的发送。在步骤S109中，可以采用发送速率调节消息的方式来控制每个数据采集器的最大采集速率。例如，某些数据采集器，如网络摄像头等，其本身具有自动调节传输速率的功能，最大采集速率可以配置成固定模式和自动调节模式。固定模式指的是无论信道质量如何，网络摄像头的采集速率始终为用户设定的值；而自动调节模式指的是网络摄像头的最大采集速率会根据实际的无线信道质量进行自动调节，因此根据上述步骤S104-S108中，对无线信道质量的监测从而得到的所述网络摄像头的最大采集速率，在S108和S109之间还可以包括向所述网络摄像头发送携带所述最大采集速率的速率调节消息的步骤，从而使所述网络摄像头根据所述速率调节消息调节发送对应采集数据的最大采集速率进而影响所述无线发送模块通过所述无线传输信道对每个数据采集器的采集数据的发送。下面以一个实施例对本发明的无线收发装置进行说明，如图3所示，所述无线收发装置10与一个或多个数据采集器相连接，可以采用网线等有线连接方式连接，也可以采用其他方式连接，本发明不做限制。所述无线收发装置包括：无线发送模块11、信道质量监测单元12、传输速率控制单元13。所述无线收发装置包括无线发送模块11，用于将接收到的各个数据采集器发来的采集数据，根据每个数据采集器的相应最大采集速率通过无线传输信道进行发送。所述无线收发装置的信道质量监测单元12，用于获取所述无线传输信道当前的带宽；进一步用于对所述传输信号的信噪比进行监测，根据所述信噪比检测对应的信噪比区间，再结合预先配置的所述无线传输信道的信噪比区间与所述带宽的对应关系获取所述无线传输信道当前的带宽。所述传输速率控制单元13，用于根据所述无线传输信道当前的带宽及为所述一个或多个数据采集器分别配置的带宽比重获取每个数据采集器的最大采集速率，并将所述最大采集速率发送给相应的数据采集器以使相应的数据采集器调整各自向所述无线发送模块发送所述采集数据的最大采集速率。所述无线收发装置的信道质量监测单元12，在对信道质量进行监测之前，先要配置无线传输信道的信噪比区间与带宽的对应关系。所述信道质量监测单元12，进一步用于通过系统测试获取所述无线传输信道在不同信道质量下的一个或多个信噪比及其相应适配的在所述无线传输信道中传输信号的调制编码方式，从而得到不同的信噪比区间与适配的调制编码方式的对应关系；根据得到的无线传输信道中信噪比区间与无线传输信道中的调制编码方式的对应关系以及调制编码方式与信道带宽的对应关系，建立不同的信噪比区间与适配的调制编码方式及所述无线传输信道的带宽的对应关系。无线传输信道中，对于某个给定的信噪比，可以为其匹配该信噪比所处的信噪比区间所对应的最适合的调制编码方式，也可以认为，不同的调制编码方式适和不同的信噪比区间，这种对应关系取决于系统特性，不同的系统中信噪比区间对应的最适合的调制编码方式不一定相同。因此，可以通过多次系统测试得到当前系统中，无线传输信道的信噪比区间与传输信号的调制编码方式的对应关系。而无线传输信道中调制编码方式与信道的带宽也是对应的关系，各种编码方式具有相对应的信道带宽。因此，可根据每个调制编码方式获取相适应的所述无线传输信道的带宽。接着，所述信道质量监测单元12，在配置无线传输信道的信噪比区间与带宽的对应关系后，所述信道质量监测模块对信道质量进行监测。所述信道质量监测单元12，进一步用于实时或周期监测所述无线传输信道的信噪比，判断监测到的信噪比是否在当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间内；其中，对信噪比进行实时监测，就是实时获得当前的信噪比的数值，并判断实时监测到的当前信噪比的数值是否处于当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间内。对信噪比进行周期性的监测，就是在监测周期内，每隔预定时间，对信道的信噪比进行一次监测，得到当前时刻的真实信噪比，将上一次计算得到的计算信噪比和本次监测得到的真实信噪比，按照预定比重相加，得到的数值作为本次的计算信噪比；将最后一次加权得到的计算信噪比作为当前监测周期的信噪比。当所述监测到的信噪比不在当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间时，将当前调制编码方式更改为所述信噪比所处的信噪比区间对应的调制编码方式，并根据更改后的调制编码方式获得相适应的所述无线传输信道的带宽。根据预先配置的信噪比区间与适合的调制编码方式的对应关系以及与带宽的对应关系，判断当前监测到的信噪比是否处于当前使用的调制编码方式所对应的信噪比区间。如果当前的信噪比处于当前的调制编码方式所对应的信噪比区间内，则不需要改变当前的调制编码方式，信道质量监测模块继续实时或周期监测所述无线传输信道当前的信噪比；而如果当前的信噪比不在当前的调制编码方式所对应的信噪比区间，则信道质量监测模块将当前调制编码方式更改为所述信噪比所处的信噪比区间对应的调制编码方式。并且，根据更改后的调制编码方式获得相适应的所述无线传输信道的带宽。所述传输速率控制单元13，进一步用于向每个数据采集器发送携带所述最大采集速率的速率调节消息，从而使所述数据采集器，通过解析速率调节消息，获取所述消息中携带的每个数据采集器所对应的最大采集速率，调整发送对应采集数据的最大采集速率。如图4所示，本发明中的数据采集系统40包括上述实施例中所描述的无线收发装置10及分别与所述无线收发装置相连接的一个或多个数据采集器20，所述无线收发装置10可以对所述数据采集器20撷取的采集数据进行发送。所述数据采集器20，进一步包括：数据发送单元21，用于撷取采集数据并传输给所述无线收发装置进行发送；以及传输速率调整单元22，用于接收所述无线收发装置的传输速率控制单元发送的速率调节消息，并根据所述速率调节消息将所述数据发送单元的最大采集速率设置为所述速率调节消息中携带的最大采集速率。所述每个数据采集器的传输速率调整单元22，判断是否有来自与之相连的无线收发装置10的速率调节消息，如果有，数据采集器20的传输速率调整单元22将自身的最大采集速率设置成消息中携带的最大采集速率。上述数据采集系统40与本发明的自动调节无线传输速率的数据采集方法相对应，具体细节可相互参照。以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。