一种数据传输方法及固件升级方法与流程

1.本发明涉及数据传输技术领域，特别涉及一种数据传输方法及固件升级方法。


背景技术：

2.网络拓扑结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局，网络拓扑结构中通常包括一个中心节点及若干个其他节点。随着互联网的不断发展，网络规模在不断扩大，网络的复杂性也在持续增加。在此趋势下，如何在节点众多、线路复杂的网络拓扑结构中完成整个拓扑结构中各节点的数据接收成为了一大难题。
3.现有技术中，通常会采用点对点路由转发的方式进行轮流升级，这种方式虽然成功率较高，但在节点数量多、拓扑结构复杂的情况下，由于需要各节点依次、逐个向自己的子节点完成数据包的传输，故存在耗时长、网络效率浪费率高的问题；除此之外，现有技术还通过分布式的文件分发机制进行数据包的传输，这种方式往往采用泛洪的方法，进行广播升级，相对于采用点对点的数据传输方式而言，采用该方法，能够使数据快速抵达通讯良好的节点，但是因为泛洪造成的碰撞以及干扰较大，从而导致大部分通讯链接良好的节点都已经传输完毕了，却还是需要等待通讯最差的那些节点完成传输才能完成全网升级；当碰撞及干扰过大时，甚至会导致有些重要的数据包无法抵达最需要的地方，从而导致无法进行全网升级。
4.由此可以看出，现有网络拓扑结构中，节点间的通信效率低，例如：在电力线载波领域，台区节点通信效率低，从而导致台区固件升级效率较低，因此，亟需提供一种数据传输方法，能够提升数据传输效率，从而提升节点的通信效率，在网络拓扑结构复杂的情况下，也能够快速完成整个拓扑结构中各节点的数据接收。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种数据传输方法及固件升级方法，能够提升数据传输效率，从而提升节点的通信效率，在网络拓扑结构复杂的情况下，也能够快速完成整个拓扑结构中各节点的数据接收。
6.本发明提供的基础方案一：
7.一种数据传输方法，包括以下步骤：
8.s100，根据相邻节点间的通讯成功率，其中节点包括中心节点和其他节点，分析其他节点与中心节点间的线路权重；所述线路权重与通讯成功率负相关；
9.s200，筛选与中心节点间线路权重大于预设权重的其他节点为待传输节点；
10.s300，采用点对点的方式，将数据包从中心节点传输至待传输节点；
11.s400，采用广播的方式，将数据包从已接收数据包的节点，传输至未接收数据包的节点。
12.基础方案一的有益效果：根据相邻节点间的通讯成功率，分析其他节点与中心节点间的线路权重，且所述线路权重与通讯成功率负相关，也即其他节点与中心节点间的线
路权重越大，中心节点向该其他节点进行数据传输时就越为困难。
13.本方案中将整个拓扑结构中的数据传输分为了两个阶段，在第一个阶段中，先从中心节点将数据包传输至与中心节点间线路权重较大的其他节点(待传输节点)，与采用泛洪的方法进行数据传输相比，采用该方法，能够避免泛洪造成的碰撞及干扰，从而有利于提升数据接收困难节点的数据接收效率，由此，使得数据传输困难的节点率先完成了数据接收。在第一阶段的数据传输过程中，中心节点需要将数据包以点对点的方式传输至待传输节点，必定会使得其传输路径上的各节点也接收到数据包，从而为第二阶段的数据传输奠定了基础。在数据传输的第二阶段，再采用广播的方式，将数据包从已接收数据包的节点，传输至未接收数据包的节点，由此实现整个拓扑结构中各节点的数据接收。由于第一阶段已完成线路权重较大的节点的数据传输，而线路权重较大的节点往往与中心节点之间的节点数量较多，故有利于通过这些节点进行数据的进一步传输。
14.由于在第一阶段就完成了数据接收困难节点的数据传输，因此，避免了数据传输困难链路上的节点迟迟接收不到数据包，导致延缓整个拓扑结构完成数据包接收的时间；并且，在第一阶段的数据传输过程中，为数据包的广播奠定了基础，增加了能够同时进行数据包广播的节点数量，从而有效缩短了完成整个拓扑结构中各节点的数据包接收的时间。
15.综上，采用本方案，使得全局最优跟局部最优的方式充分结合，提升了数据传输效率，在网络拓扑结构复杂的情况下，也能够快速完成整个拓扑结构中各节点的数据接收，有效提升了节点间的通信效率。就电力线载波领域为例，提升了台区节点间的通信效率，从而提升了台区固件升级效率，在台区结构复杂的情况下，也能够快速完成整个台区的固件升级。
16.进一步，s100包括：
17.s101，获取其他节点与中心节点间的传输路径；
18.s102，根据传输路径及相邻节点间的通讯成功率，分析其他节点与中心节点间的线路权重。
19.有益效果：根据其他节点与中心节点间的传输路径，再结合传输路径上各相邻节点间的通讯成功率，分析出其他节点与中心节点间的线路权重，从而可以分析出各节点在接收中心节点传输数据时的难易程度。
20.进一步，s300包括：
21.s301，将数据包从中心节点逐级传输至待传输节点，所述数据包中包括反馈指令；
22.s302，节点接收到数据包后，向其父节点发送反馈信号；
23.s303，判断父节点是否成功接收反馈信号；若否，则执行s304；
24.s304，父节点重传数据包。
25.有益效果：数据包在传输过程中，由子节点向父节点发送反馈信号，从而父节点可根据反馈信号分析出子节点是否成功接收数据包，未成功接收反馈信号时，重传数据包，从而可以确保传输路径上的节点成功接收了数据包。
26.进一步，s300还包括：
27.s305，获取网络拓扑结构，并根据网络拓扑结构调整相邻节点间的通讯成功率；
28.s100，根据调整后的相邻节点间的通讯成功率，分析其他节点与中心节点间的线路权重。
29.有益效果：数据包传输过程中，各节点存在掉线的情况，或者因路由选择改变导致组网的拓扑结构变化，故本方案中，获取网络拓扑结构，并根据网络拓扑结构调整相邻节点间的通讯成功率，使得通讯成功率跟随网络拓扑结构的变化而更新，有利于在节点自身变化导致拓扑结构发生变化时，对线路权重进行调整与更新，以保证即使网络拓扑结构发生变化，所有线路权重大于权重阈值的节点也能够接收到数据包。
30.进一步，s303中，判断父节点是否成功接收反馈信号；若否，则执行s305。
31.有益效果：父节点未成功接收反馈信号时，说明该父子节点间的数据传输出现了异常，故此时获取网络拓扑结构，相对于实时获取网络拓扑结构，采用本方案，系统功耗更低、效率更高。
32.进一步，s400中，已接收数据包的节点，向其子节点发送数据包。
33.有益效果：已接收数据包的节点，采用广播的方式向其子节点发送数据包，在此过程中，其周围的节点都能够接收到该数据包，从而可以最大化利用带宽，提升传输效率。
34.进一步，s400包括：
35.s401，未接收数据包的节点向其父节点发送请求信号；
36.s402，父节点接收请求信号，并判断是否接受有数据包；若是，则执行s403；若否，则执行s404；
37.s403，广播所述数据包；
38.s404，父节点继续向其父节点发送请求信号，直至有节点接收过数据包；各节点由上至下依次广播所述数据包。
39.有益效果：通过子节点向父节点发送请求信号的方式，使得相应的父节点广播数据包，相对直接令各已接收数据包的节点广播数据包而言，采用本方案，其功耗更低，且因减少了发出广播的节点数量，有效减少了数据传输过程中的碰撞与干扰。
40.进一步，s300中，所述采用点对点的方式，包括，采用时分多址技术。
41.有益效果：采用时分多址技术，其传输速率高，自适应均衡，且信元间干扰较小。
42.进一步，s400中，所述采用广播的方式，包括，采用载波监听多路访问技术。
43.有益效果：采用载波监听多路访问技术，可以有效避免网络中的数据冲突。
44.本发明提供的基础方案二：
45.一种固件升级方法，使用了上述数据传输方法进行固件数据传输，并在完成固件数据传输后进行固件升级。
46.基础方案二的有益效果：根据相邻节点间的通讯成功率，分析其他节点与中心节点间的线路权重，且所述线路权重与通讯成功率负相关，也即其他节点与中心节点间的线路权重越大，中心节点向该其他节点进行数据传输时就越为困难。
47.本方案中将整个拓扑结构中的数据传输分为了两个阶段，在第一个阶段中，先从中心节点将数据包传输至与中心节点间线路权重较大的其他节点(待传输节点)，由此，使得数据传输困难的节点率先完成了数据接收。在第一阶段的数据传输过程中，中心节点需要将数据包以点对点的方式传输至待传输节点，必定会使得其传输路径上的各节点也接收到数据包，从而为第二阶段的数据传输奠定了基础。在数据传输的第二阶段，再采用广播的方式，将数据包从已接收数据包的节点，传输至未接收数据包的节点，由此实现整个拓扑结构中各节点的数据接收。
48.由于在第一阶段就完成了数据接收困难节点的数据传输，因此，避免了数据传输困难链路上的节点迟迟接收不到数据包，导致延缓整个拓扑结构完成数据包接收的时间；并且，在第一阶段的数据传输过程中，为数据包的广播奠定了基础，增加了能够同时进行数据包广播的节点数量，从而有效缩短了完成整个拓扑结构中各节点的数据包接收的时间。
49.综上，采用本方案，使得全局最优跟局部最优的方式充分结合，提升了数据传输效率，在网络拓扑结构复杂的情况下，也能够快速完成整个拓扑结构中各节点的数据接收，有效提升了节点间的通信效率。就电力线载波领域为例，提升了台区节点间的通信效率，从而提升了台区固件升级效率，在台区结构复杂的情况下，也能够快速完成整个台区的固件升级。
附图说明
50.图1为本发明实施例一种数据传输方法的流程框图。
51.图2为本发明实施例一种数据传输方法中的网络拓扑结构示意图。
52.图3为本发明实施例一种数据传输方法中的时分多址时隙分配示意图。
53.图4为本发明实施例一种数据传输方法中的载波监听多路访问时隙分配示意图。
54.图5为本发明实施例一种数据传输方法中数据链路层服务架构示意图。
55.图6为本发明实施例一种数据传输方法中点对点方式的数据传输示意图。
56.图7为本发明实施例一种数据传输方法中广播方式的数据传输示意图。
具体实施方式
57.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
58.实施例1：
59.一种数据传输方法，如图1所示，包括以下步骤：
60.s100，根据相邻节点间的通讯成功率，其中节点包括中心节点和其他节点，分析其他节点与中心节点间的线路权重；所述线路权重与通讯成功率负相关，也即其他节点与中心节点间的线路权重越大，中心节点向该其他节点进行数据传输时就越为困难。s100包括：
61.s101，获取其他节点与中心节点间的传输路径；
62.s102，根据传输路径及相邻节点间的通讯成功率，分析其他节点与中心节点间的线路权重。本实施例中：
63.w(i,j)＝1-suc(i,j)；
64.其中，i,j为节点的编号，也即终端设备标识符；w(i,j)表示节点i与节点j之间的线路权重；suc(i,j)表示节点i与节点j之间的通讯成功率。
65.当两个节点间的传输路径不是直达，而需要通过中间节点进行转发，比如节点x在节点i跟节点j中间进行转发，那么w(i,j)＝w(i,x)+w(x,j)；因为考虑到路由有上下行，所以总的wt(i,j)＝w(i,j)+w(j,i)，所以可知wt(i,j)＝wt(j,i)。如果节点x在节点i跟节点j中间，那么可以展开成为wt(i,j)＝wt(j,i)＝w(i,x)+w(x,j)+w(x,i)+w(j,x)。
66.s200，筛选与中心节点间线路权重大于预设权重的其他节点为待传输节点；
67.s300，采用点对点的方式，将数据包从中心节点传输至待传输节点；本实施例中，采用时分多址技术，所谓点对点并非单点对单点，而是仍然采用广播的形式进行传输，周围
节点均可以进行数据包的接收，但其广播为带地址广播，也即数据包中带有目标地址，目标地址的节点需对其是否接受到该数据包进行回复，由此，第一阶段的数据传输过程中，数据链路周围的节点也能够接收到部分数据包，提升了数据传输效率。s300包括：
68.s301，将数据包从中心节点逐级传输至待传输节点，所述数据包中包括反馈指令；
69.s302，节点接收到数据包后，向其父节点发送反馈信号；当该节点存在多个父节点时，此处向发送数据包的父节点发送反馈信号，s303、s304中所述的父节点同理；
70.s303，判断父节点是否成功接收反馈信号；若否，则执行s304及s305；若是，则执行s400；
71.s304，父节点重传数据包；
72.s305，获取网络拓扑结构，并根据网络拓扑结构调整相邻节点间的通讯成功率；
73.至此，完成了数据接收困难节点的数据传输，因此，避免了数据传输困难链路上的节点迟迟接收不到数据包，导致延缓整个拓扑结构完成数据包接收的时间；并且，在第一阶段的数据传输过程中，为数据包的广播奠定了基础，增加了能够同时进行数据包广播的节点数量，从而有效缩短了完成整个拓扑结构中各节点的数据包接收的时间。
74.s100，根据调整后的相邻节点间的通讯成功率，分析其他节点与中心节点间的线路权重。
75.s400，采用广播的方式，将数据包从已接收数据包的节点，传输至未接收数据包的节点，本实施例中，采用载波监听多路访问技术。具体的，已接收数据包的节点，向其子节点发送数据包。s400包括：
76.s401，未接收数据包的节点向其父节点发送请求信号；当该节点存在多个父节点时，此处向所有父节点发送反馈信号，s402、s404中所述的父节点同理；
77.s402，父节点接收请求信号，并判断是否接受有数据包；若是，则执行s403；若否，则执行s404；
78.s403，广播所述数据包；
79.s404，父节点继续向其父节点发送请求信号，直至有节点接收过数据包；各节点由上至下依次广播所述数据包。
80.至此，完成了第二阶段的数据传输，采用本方案，使得全局最优跟局部最优的方式充分结合，提升了数据传输效率，在网络拓扑结构复杂的情况下，也能够快速完成整个拓扑结构中各节点的数据接收，有效提升了节点间的通信效率。就电力线载波领域为例，提升了台区节点间的通信效率，从而提升了台区固件升级效率，在台区结构复杂的情况下，也能够快速完成整个台区的固件升级。
81.在此，以宽带载波通信网络拓扑结构的固件升级进行举例说明：(本实施例中，其他节点包括中继节点和末端节点)
82.如图2所示，宽带载波通信网络拓扑结构是以一个中心节点(图中表示为cco)为中心，以中继节点(图中表示为pco，包括智能电表或者i型采集器通信单元、宽带载波ii型采集器)为中继代理，连接所有末端节点(图中表示为sta，包括智能电表或者i型采集器通信单元、宽带载波ii型采集器)多级关联的树形网络。
83.以下进行模型假设，如图5所示，固件升级从软件的分层应该是在application层，那么假设完整的数据包最初是保存于中心节点之上，而且网络中所有节点(包括中继节点
和末端节点)都没有该数据包的任何部分。组网完成后，从中心节点开始传输数据包开始，到最后一个节点拥有整个完整的数据包结束所消耗的时间，为整体的数据传输时间。假设整个数据包被分为n个block，每个block可以放在一个无fragment(分片)的信息协议数据单元里面进行传输。
84.具体步骤如下：
85.获取其他节点(包括中继节点与末端节点)与中心节点间的传输路径；根据传输路径及相邻节点间的通讯成功率，分析其他节点与中心节点间的线路权重。如图2所示，中心节点cco到末端节点sta2的通讯成功率suc(0,2)＝0.8，那么中心节点cco与末端节点sta2间的线路权重w(0,2)＝1-0.8＝0.2。
86.筛选与中心节点间线路权重大于预设权重的其他节点为待传输节点，本实施例中，预设权重为0.4；并采用时分多址技术将数据包从中心节点传输至待传输节点。如图3所示，在该数据传输阶段，有时分多址时隙的存在，从中心节点逐级在自己的时分多址时隙中给子节点发送包括反馈指令的数据包，也即该数据包需要指定子节点进行回复，从而确保传输路径上的节点成功接收了数据包。在此过程中，如父节点未接收到子节点回复的反馈信号，则进行数据包重传，并重新获取网络拓扑结构，根据新的网络拓扑结构对节点间的通讯成功率进行更新，以保证所有与中心节点间的线路权重大于权重阈值的节点均获取到数据包。
87.如图6所示，图中示例了中心节点cco有一个3个block的数据包，在第一个阶段将block0传输到了与中心节点间线路权重大于权重阈值的末端节点sta，路径上是采用广播，但是并不是所有sta都会成功获取block0的数据。至此，完成了第一阶段的数据传输，所有数据传输困难的节点，及其传输路径上的节点都已经接收到了数据包，此时传输路径上也会有一些附近的节点接收到了数据包中的部分文件块。
88.如图7所示，取消第一传输阶段中采用的时分多址技术，而采用载波监听多路访问技术完成剩余节点的数据传输，如图4所示，采用局部广播的方式进行互相传输，具体的，未接收数据包的节点向其父节点发送请求信号；父节点接收请求信号，并判断是否接受有数据包；若是，则广播所述数据包；若否，则父节点继续向其父节点发送请求信号，直至有节点接收过数据包。得到回复的过程中均采用选择广播，以使得周围的节点都能够接收到该数据包，从而可以最大化利用带宽，提升传输效率。至此，第二阶段的数据传输结束。
89.采用本方案，使得全局最优跟局部最优的方式充分结合，提升了数据传输效率，在网络拓扑结构复杂的情况下，也能够快速完成整个拓扑结构中各节点的数据接收，有效提升了节点间的通信效率。就电力线载波领域为例，提升了台区节点间的通信效率，从而提升了台区固件升级效率，在台区结构复杂的情况下，也能够快速完成整个台区的固件升级。
90.一种固件升级方法，使用了上述数据传输方法进行固件数据传输，并在完成固件数据传输后进行固件升级。
91.以上的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本技术给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本技术的障
碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。