通信中继系统、方法、中继设备及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种通信中继系统、方法、中继设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.电力线通信(power line communication，plc)技术是指利用电力线传输数据和媒体信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频加载于电流然后用电线传输接受信息的适配器再把高频从电流中分离出来并传送到计算机或电话以实现信息传递。
3.随着计算机和网络技术的出现，通信技术近年来也一直在迅速发展。其中，数据通信已成为每个用户以及每个企业的必需品。人们将数据通信网络用于生活和生产的各个方面，如互联网、文件传输、电子邮件，以及数字流媒体等。多年来，电力线通信网络越来越普及，应用的领域也越来越广。之所以现有的电力线通信技术还能做为主流的通信方式，主要是电力线网络通常比其他类型的网络更便宜，因为不需要专用网络电缆。通常，电力线网络作为局域网的一部分进行部署。当然，电力线网络与无线网络也可以结合使用，从而提高性能和可靠性以及数据通信的灵活性。使用电力线通信网络的挑战之一是某些类型的电力线网络信号范围是非常有限的。为了解决这个问题，虽然当前已经为电力线网络配置了大量的各种类型的常规中继器。但是为了保持通信的稳定所需的中继器仍旧不够，如果继续增加常规中继器的数量，会使得成本大大提高，那么电力线通信技术优势将难以保持。


技术实现要素：

4.本发明提出的一种通信中继系统、方法、中继设备及计算机可读存储介质，旨在解决电力线通信中继过程中信号不够稳定的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种通信中继系统，所述通信中断系统包括：
6.网关，与所述网关建立电力线通信连接的近程终端，与所述近程终端建立电力线通信连接的远程终端；
7.所述网关，用于根据预设的分配规则确定近程终端标识和远程终端标识，将所述近程终端标识发送至所述近程终端进行存储，并通过所述近程终端将所述远程终端标识发送至所述远程终端进行存储。
8.可选地，所述网关，用于通过预设的plc私有协议分配所述近程终端标识至所述近程终端进行存储，并通过所述plc私有协议分配所述远程终端标识至所述远程终端进行存储。
9.可选地，所述近程终端用于通过所述plc私有协议转发所述远程终端发送的中继路由请求至所述网关，并接收所述网关基于所述中继路由请求反馈的中继标识，将所述中继标识存储至所述近程终端中的中继数据表，其中，所述中继数据表包括具有关联关系的所述中继标识、所述远程终端标识以及所述远程终端的mac地址。
10.可选地，所述近程终端用于接收所述网关发送的网关数据包；
11.所述近程终端还用于接收所述远程终端发送的终端数据包；
12.其中，所述网关数据包对应的数据包类型包括网关广播数据包、网关定向数据包和网关中继数据包；
13.所述终端数据包对应的数据包类型包括终端广播数据包、终端定向数据包和终端中继数据包。
14.可选地，所述近程终端用于接收所述远程终端发送的终端中继数据包，其中所述终端中继数据包包括所述远程终端标识；
15.所述近程终端还用于将所述远程终端标识转化为所述中继标识以得到所述终端中继数据包对应的第一中继数据包；将所述第一中继数据包发送至所述网关；
16.所述近程终端还用于接收所述网关基于所述第一中继数据包反馈的网关响应数据包，其中，所述网关响应数据包包括所述中继标识；
17.所述近程终端还用于将所述中继标识转化为所述远程终端标识以得到所述网关响应数据包对应的第二中继数据包；
18.所述近程终端还用于将所述第二中继数据包发送至所述远程终端。
19.可选地，所述近程终端用于接收所述网关发送的所述网关中继数据包，所述网关中继数据包包括所述中继标识；
20.所述近程终端还用于将所述中继标识转化为所述终端标识以得到所述网关中继数据包对应的第三中继数据包；
21.所述近程终端还用于将所述第三中继数据包发送至所述远程终端；
22.所述近程终端还用于接收所述远程终端基于所述第三中继数据包反馈的终端响应数据包，其中，所述终端响应数据包包括所述远程终端标识；
23.所述近程终端还用于将所述远程终端标识转化为所述中继标识以得到所述终端响应数据包对应的第四中继数据包；
24.所述近程终端还用于将所述第四中继数据包发送至所述网关。
25.可选地，所述近程终端用于接收所述网关发送的网关广播数据包和/或所述远程终端发送的终端广播数据包；
26.所述近程终端还用于接收所述网关发送的网关定向数据包和/或所述远程终端发送的终端定向数据包，其中，所述网关定向数据包和所述终端定向数据包都包括所述近程终端标识。
27.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种通信中继方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
28.根据预设的分配规则确定近程终端标识和远程终端标识；
29.将所述近程终端标识发送至近程终端进行存储，并通过所述近程终端将所述远程终端标识发送至远程终端进行存储。
30.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种中继设备，所述中继设备包括存储器、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通信中继程序，其中：所述处理器包括网络处理器；所述通信中继程序被所述处理器执行时实现如上所述的通信中继系统的步骤。
31.此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读
存储介质上存储有通信中继程序，所述通信中继程序被处理器执行时实现如上所述的通信中继系统的步骤。
32.本发明中的通信中继系统主要由网关、近程终端以及远程终端组成。在电力线通信中，相比较传统的电力线中继系统需要大量的常规中继器，本发明中的通信中继系统结构简单，配置方便，并且成本极低。在本发明的通信中继系统中，网关与近程终端(距离网关较近，信号通信较为稳定的终端)直接通信连接，可以与近程终端保持正常的通信效果，网关通过近程终端与远程终端(距离网关较远，信号通信不够稳定的终端)间接通信连接，将近程终端作为中继器传递网关与远程终端之间的数据信号，使得近程终端物尽其用，从而不再需要或者只需要较少的常规中继器就能够确保网关与远程终端之间通信的稳定性，以极低的成本实现了电力线中远距离稳定通信，并且省去了配置大量中继器的繁琐流程，进而也就节省了相应的人力成本。
附图说明
33.图1为本发明实施例方案涉及的中继设备的硬件运行环境的终端结构示意图；
34.图2为本发明通信中继系统第一实施例涉及的通信中继系统框架示意图；
35.图3为本发明通信中继系统第一实施例涉及的网络拓扑结构示意图；
36.图4为本发明通信中继系统第一实施例涉及的近程终端框架结构示意图；
37.图5为本发明通信中继系统涉及的通信中继系统内部通信交互示意图；
38.图6为本发明通信中继方法第一实施例涉及的流程示意图。
具体实施方式
39.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。
40.如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的中继设备的硬件运行环境的终端结构示意图。
41.如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如cpu，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示器(display)、输入单元比如控制面板，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如5g接口)。存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括通信中继程序。
42.可选地，终端还可以包括麦克风、扬声器、rf(radio frequency，射频)电路，传感器、音频电路、无线模块等等。其中，传感器比如光线传感器、距离传感器、加速度传感器以及其他传感器，在此不再赘述。
43.本领域技术人员可以理解，图1中示出的终端结构并不构成对终端的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
44.plc(power line communication，电力线通信)需要中继信号的原因：由于电力线通信本身属于短距离的有线通信技术，有效传输距离在200米以内，而因为实际使用环境存在各种干扰因素，比如像电器信号干扰、电线粗细、环境电磁干扰等，从而导致实际传输距
离仅在100米内。如果需要应用plc技术作为一种室内宽带通信的解决方案，通信距离(网络覆盖范围)是一个大的瓶颈，同时由于plc通信存在信号衰减和不确定的干扰，所以随着通信距离拉长，通信稳定性也会不断降低，因此就需要在电力线网络中需要布置中继器以及对应的通信中继系统。
45.如图2所示，图2为本发明通信中继系统第一实施例涉及的通信中继系统框架示意图；在本实施例中，所述通信中断系统包括：
46.网关10，与所述网关10建立电力线通信连接的近程终端20，与所述近程终端20建立电力线通信连接的远程终端30；
47.所述网关10，用于根据预设的分配规则确定近程终端标识和远程终端标识，将所述近程终端标识发送至所述近程终端20进行存储，并通过所述近程终端20将所述远程终端标识发送至所述远程终端30进行存储。
48.具体地，所述网关10通过预设的plc私有协议分配所述近程终端标识至所述近程终端20，所述网关10还通过预设的plc私有协议分配所述远程终端标识至所述远程终端30。对于近程终端标识和远程终端标识的分配，需要引入vlan(virtual local area network，虚拟局域网)技术，因为vlan技术已经是现有且成熟的技术，在此就不再赘述。
49.其中预设的plc私有协议可以根据实际需要进行选择，比如umas协议、s7comm协议、melsec协议、omron fins协议等，在此不做限制。
50.其中预设的分配规则为：通信中继系统获取与所述网关10连接的所有终端；
51.根据所述网关10与所有终端之间的各个传输速度确定所述网关与所有终端之间的各个稳定性等级；
52.根据所述各个稳定性等级将所述所有终端划分为近程终端20和远程终端30；
53.确定所述近程终端20的近程终端数量以及所述远程终端30的远程终端数量；
54.根据所述近程终端数量和所述远程终端数量分别为所述近程终端20和所述远程终端30分配近程终端标识和远程终端标识；其中所述近程终端标识20和远程终端30标识不存在重复标识，优选地，近程终端标识和远程终端标识分别为近程终端编码和远程终端编码，并且所述远程终端编码大于所述近程终端编码，以便于相关人员对用户终端进行归类。
55.另外需要说明的是，近程终端编码和远程终端编码共同对应的编码范围为1～2000，网关自身的标识可以为vid0。
56.为了方便对本实施例的理解，可以参照图3，图3为本发明通信中继系统第一实施例涉及的网络拓扑结构示意图，如图3所示，该通信中继系统包括了一个网关，终端-1、终端-2、终端-3、终端-4这四个近程终端(与网关通过电力线连接的距离较近，一般在100米内)以及终端-5和终端-6这两个远程终端(与网关通过电力线连接的距离较远，一般超过100米)，图中的双向连接实线表示网关与近程终端之间不需要中继器而直接进行通信的，而双向连接虚线表示网关与远程终端之间如果在电力线系统中不增加中继器则会导致通信不够稳定，因此本发明的最关键的是将其中电力线系统中的一个近程终端或多个近程终端作为中继器与远程终端进行直接的连接通信，例如将图2中的终端-3作为中继器，并与终端-5和终端-6连接通信，从而通过终端-3实现网关与远程终端的连接通信。具体地，在终端-3中配置与通信中继系统对应的通信中继程序，并在终端-3等近程终端中内置网络处理器即可。之所以可以将终端进行简单的配置就能作为中继器发挥信号中继的作用，其现实
依据为：近程终端以及远程终端近乎包括了常规中继器中的所有元件，因此只需要为近程终端或远程终端配置相应的通信中继程序和网络处理器即可。
57.需要说明的是，本实施例中的近程终端20和远程终端30主要指用户终端，比如个人计算机、智能电视以及各种智能物联设备等。参照图4，图4为本发明通信中继系统第一实施例涉及的近程终端框架结构示意图，对于近程终端来说，至少要包括图4中的内存、存储器、网络处理器、rj45网口、plc模组、信号耦合器、电线。
58.在一实施例中，在网关10、近程终端20以及远程终端30之间建立通信连接之后，
59.所述近程终端20用于通过所述plc私有协议转发所述远程终端30发送的中继路由请求至所述网关10，并接收所述网关10基于所述中继路由请求反馈的中继标识，将所述中继标识存储至所述近程终端20中的中继数据表，其中，所述中继数据表包括具有关联关系的所述中继标识、所述远程终端标识以及所述远程终端30的mac地址。
60.可以参照图5，图5为本发明通信中继系统涉及的通信中继系统内部通信交互示意图，在图5中，引入了图3中的网关、终端-3和终端-6，其中终端-3可以作为中继器，也即中继器-3，如图5中的流程1所示，首先网关通过plc私有协议分配vid3(虚拟编码，作为近程终端编码)分配给中继器3，中继器-3会将分配到的近程终端编码存储自身的存储器中。同时网关还可以与终端-6建立直接的通信连接，虽然此时的通信连接不够稳定，但完全能够满足分配远程终端编码的需要，网关通过plc私有协议分配vid6(虚拟终端，作为远程终端编码)给终端-6，终端-6也会将分配到的远程终端编码存储在自身的存储器中，此时会断开网关与终端-6之间的直接连接，变化网关通过终端-3建立与终端-6之间的间接连接，接着终端-6通过plc私有协议请求中继路由至终端-3，由终端-3作为中继器通过plc私有协议请求分配中继vid4088(中继标识)给终端-6，但该中继标识不会由终端-3转发给终端-6，而是由终端-3接收之后保存在自身维护的中继数据表中，并且在中继数据表中，将中继标识4088与所述远程终端的远程终端标识6以及所述远程终端的mac地址关联存储，由此凡是需要由终端-3中继网关与终端-6之间的数据传输都可以通过中继标识与远程终端标识互相转化的方式对数据进行中继转发。其中，需要说明的是，中继标识优选地位中继编码，且中继编码的范围为2095～4095。中继标识的分配方式可以为随机分配，但分配给每个远程终端的中继标识都彼此独立。
61.本发明中的通信中继系统主要由网关、近程终端以及远程终端组成。在电力线通信中，相比较传统的电力线中继系统需要大量的常规中继器，本发明中的通信中继系统结构简单，配置方便，并且成本极低。在本发明的通信中继系统中，网关与近程终端(距离网关较近，信号通信较为稳定的终端)直接通信连接，可以与近程终端保持正常的通信效果，网关通过近程终端与远程终端(距离网关较远，信号通信不够稳定的终端)间接通信连接，将近程终端作为中继器传递网关与远程终端之间的数据信号，使得近程终端物尽其用，从而不再需要或者只需要较少的常规中继器就能够确保网关与远程终端之间通信的稳定性，以极低的成本实现了电力线中远距离稳定通信，并且省去了配置大量中继器的繁琐流程，进而也就节省了相应的人力成本。
62.进一步地，基于本发明通信中继系统的上述实施例提出本发明通信中继系统的第二实施例，在本实施例中，
63.所述近程终端20用于接收所述网关10发送的网关数据包；
64.所述近程终端20还用于接收所述远程终端30发送的终端数据包；
65.其中，所述网关数据包对应的数据包类型包括网关广播数据包、网关定向数据包和网关中继数据包；
66.所述终端数据包对应的数据包类型包括终端广播数据包、终端定向数据包和终端中继数据包。
67.近程终端20可以接收来自网关10的各种数据，也可以接收来自远程终端30的各种数据，在电力线通信中，数据包括了广播数据、需要中继给远程终端30或者中继给网关10的数据以及网关10或者终端发送给终端的定向数据，
68.具体地，网关广播数据包为网关10发送到电力线网络中的数据，网关定向数据包为网关10发送给近程终端自身的数据，网关中继数据为网关发送给远程终端30需要近程终端20中继的数据。
69.对应的，终端广播数据包为远程终端30发送到电力线网络中的数据，终端定向数据包为远程终端30发送到近程终端20自身的数据，终端中继数据包为远程终端30发送给网关10需要近程终端20中继的数据。
70.在另一实施例中，所述近程终端20用于接收所述网关10发送的网关广播数据包和/或所述远程终端30发送的终端广播数据包；
71.所述近程终端20还用于接收所述网关10发送的网关定向数据包和/或所述远程终端30发送的终端定向数据包，其中，所述网关定向数据包和所述终端定向数据包都包括所述近程终端标识。
72.需要说明的是，近程终端20判断数据是否是发送给自己的还是广播数据或者是需要在网关与远程终端之间中继的数据，主要是根据数据包中的标识来确定，标识包括了近程终端标识、远程终端标识，两者可以合称为终端标识，还包括了网关标识vid0以及中继标识。
73.进一步地，基于本发明通信中继系统的上述实施例提出本发明通信中继系统的第三实施例，在本实施例中，
74.所述近程终端20用于接收所述远程终端30发送的终端中继数据包，其中所述终端中继数据包包括所述远程终端标识；
75.所述近程终端20还用于将所述远程终端标识转化为所述中继标识以得到所述终端中继数据包对应的第一中继数据包；将所述第一中继数据包发送至所述网关10；
76.所述近程终端20还用于接收所述网关10基于所述第一中继数据包反馈的网关响应数据包，其中，所述网关响应数据包包括所述中继标识；
77.所述近程终端20还用于将所述中继标识转化为所述远程终端标识以得到所述网关响应数据包对应的第二中继数据包；
78.所述近程终端20还用于将所述第二中继数据包发送至所述远程终端30。
79.为了更好地理解本实施例，可以继续参照图5，如图5中的流程2所示，终端-6发送数据(终端中继数据包)至网关时通过终端-3转发时会在数据中带有vid6(远程终端标识6)，当终端数据包到达中继器-3，中继器-3会转发终端-6数据，同时查询到中继数据表中与vid6对应中继标识4088，将vid6转化为中继标识4088，同时终端数据包会转化为第一中继数据包，当第一中继数据包到达网关时，网关会发送给终端-6响应数据(网关响应数据包)，
响应数据中包括了中继标识4088，同理，经过终端-3转发该数据包时又将中继标识4088转化为vid6，响应数据转化为第二中继数据包，从而就可以将第二中继数据包定点发送给终端-6。
80.通过实时本实施例，可以保证远程的用户终端上行数据时确保上行链路数据传输与通信的稳定性。
81.进一步地，基于本发明通信中继系统的第一实施例提出本发明通信中继系统的第四实施例，在本实施例中，
82.所述近程终端20用于接收所述网关10发送的所述网关中继数据包，所述网关中继数据包包括所述中继标识；
83.所述近程终端20还用于将所述中继标识转化为所述终端标识以得到所述网关中继数据包对应的第三中继数据包；
84.所述近程终端20还用于将所述第三中继数据包发送至所述远程终端30；
85.所述近程终端20还用于接收所述远程终端基于所述第三中继数据包反馈的终端响应数据包，其中，所述终端响应数据包包括所述远程终端标识；
86.所述近程终端20还用于将所述远程终端标识转化为所述中继标识以得到所述终端响应数据包对应的第四中继数据包；
87.所述近程终端20还用于将所述第四中继数据包发送至所述网关10。
88.为了更好地理解本实施例，可以继续参照图5，如图5中的流程3所示，当网关给终端-6发送数据(网关中继数据包)时，将终端-6对应的中继标识4088置于网关数据包中，通过中继器-3将中继标识4088查表得到终端-6的远程终端编码-6，并将网关数据包转化为第三中继数据包，转发第三中继数据包到终端-6，终端-6基于第三中继数据包发送包括了vid6的终端响应数据包到中继器-3，中继器-3将vid6又转化为中继标识4088，将终端响应数据包转化为第四中继数据包，从而就可以实现将第四中继数据包发送到网关。
89.通过实时本实施例，可以保证远程的用户终端下行数据时确保下行链路数据传输与通信的稳定性。
90.此外，本发明还提出一种通信中继方法；如图6所示，图6为本发明通信中继方法第一实施例涉及的流程示意图。此外，本发明还提出一种通信中继方法，所述通信中继方法应用于网关；所述通信中继方法包括以下步骤：
91.步骤s10，根据预设的分配规则确定近程终端标识和远程终端标识；
92.步骤s20，将所述近程终端标识发送至近程终端进行存储，并通过所述近程终端将所述远程终端标识发送至远程终端进行存储。
93.对于本实施例，为上述通信中继系统对应的方法项，可以参照对上述通信中继系统细化说明，在此只做简要说明。
94.网关可以主动建立与近程终端之间直接的电力线通信连接，通过近程终端建立与根据近程终端以及远程终端的总数量确定各个用户终端的终端标识，其中要优先要按照由小到大的编码标识分配给近程终端，等到近程终端分配完近程终端编码，再将远程终端编码分配给远程终端。
95.本发明通信中继方法的具体实施方式与上述通信中继系统各实施例基本相同，在此不再赘述。
96.此外，本发明还提出一种中继设备，所述中继设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的通信中继程序，所述处理器包括网络处理器。所述处理器执行所述通信中继程序时实现如以上实施例所述的通信中继系统的步骤。
97.本发明中继设备具体实施方式与上述通信中继系统各实施例基本相同，在此不再赘述。
98.此外，本发明还提出一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括通信中继程序，所述通信中继程序被处理器执行时实现如以上实施例所述的通信中继系统的步骤。
99.本发明计算机可读存储介质具体实施方式与上述通信中继系统各实施例基本相同，在此不再赘述。
100.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
101.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是电视机，手机，计算机，服务器，车机，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
102.在本发明中，术语“第一”“第二”“第三”“第四”“第五”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
103.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
104.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，本发明保护的范围并不局限于此，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和替换，这些变化、修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。