网络传输参数选择方法、装置、设备及存储介质与流程
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种网络传输参数选择方法、装置、设备及存储介质。
背景技术：
近年来，lora(longrangeradio，远距离无线电)技术迅速发展，成为低功耗广域网技术中的主流技术之一，为大规模物联网系统的部署提供了支撑。由于物联网系统部署环境复杂多样，lora技术设计了多个可调的网络传输参数，如传输功率和扩频因子，用于调整不同环境下的传输性能，包括传输速率、通信范围和能耗等。在同样的环境中，不同的网络传输参数选择会导致传输性能的巨大差异，正确的网络传输参数的选择方法可以在极大程度上降低物联网系统的传输能耗，减少低功耗物联网系统的维护成本。
通常来说，物联网系统的传输能耗和设备的信号发射功率、传输速率以及丢包率相关。给定网络传输参数，设备的信号发射功率和传输速率可以通过计算得到，但是现有技术中在获得丢包率时，需要通过网络测量获得。lora网络具有传输速率低、数据包发送间隔大的特点，现有技术通过网络测量获得每种参数设置下的丢包率会导致较长的时间延迟，无法实现高效的网络传输参数选择。
因此，如何提出一种快速实现高效的网络传输参数选择方法，成为一个亟需解决的问题。
技术实现要素：
针对现有存在的问题，本发明实施例提供一种网络传输参数选择方法、装置、设备及存储介质。
第一方面，本发明实施例提供的网络传输参数选择方法，其特征在于，包括：
接收网关发送的节点的信噪比信息；
基于所述信噪比信息，获得在所述信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率；所述传输参数包括传输功率和扩频因子；
基于所述每一组传输参数所对应的能量效率选择目标传输参数，用于作为所述节点的网络传输参数。
可选地，所述基于所述每一组传输参数所对应的能量效率选择目标传输参数，具体包括：
在获得每一组传输参数所对应的能量效率后，遍历所有传输参数，选择能量效率最高的一组传输参数作为所述目标传输参数。
可选地，所述基于所述信噪比信息，获得在所述信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率，具体包括：
基于所述信噪比信息结合所述传输参数及数据包信息通过能耗预测模型计算在当前信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率。
可选地，所述能耗预测模型，具体包括：
基于数据传输速率dr，数据包解码的正确率pdr以及传输功率tp计算得到每一组传输参数所对应的能量效率ee，其中，所述数据传输速率dr基于传输带宽bw计算得到，所述数据包解码的正确率pdr基于成功检测前导码的概率ppre，解码数据包头的正确率ph及解码数据包帧的正确率pp计算得到，所述成功检测前导码的概率ppre由数据包的前导码长度np计算得到，所述解码数据包头的正确率ph和所述解码数据包帧的正确率pp基于比特错误率pb及数据包包头的长度lh计算得到，所述比特错误率pb基于扩频因子sf及信噪比snr计算得到；
其中，所述数据包信息具体包括所述数据包的前导码长度np，所述数据包包头的长度lh。
可选地，所述基于数据传输速率dr，数据包解码的正确率pdr以及传输功率tp计算得到每一组传输参数所对应的能量效率ee，具体包括：
应用公式ee＝dr×pdr÷tp，计算所述每一组传输参数所对应的能量效率ee；
其中，dr是数据传输速率，dr＝sf×bw÷2sf，pdr是数据包解码的正确率，pdr＝ppre×ph×pp；tp是传输功率；sf是扩频因子，bw是传输带宽；pp是解码数据包帧的正确率，
可选地，所述接收网关发送的节点的信噪比信息之前，所述方法还包括：
向网关发送入网请求数据包，以使所述网关根据所述入网请求数据包计算获取节点的信噪比信息。
可选地，所述接收网关发送的节点的信噪比信息，具体包括：
接收所述网关在获取所述信噪比信息后发送的下行数据包；
基于所述下行数据包获取所述信噪比信息。
第二方面，本发明实施例提供的网络传输参数选择装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收网关发送的节点的信噪比信息；
能量效率获取模块，用于基于所述信噪比信息，获得在所述信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率；所述传输参数包括传输功率和扩频因子；
选择模块，用于基于所述每一组传输参数所对应的能量效率选择目标传输参数，用于作为所述节点的网络传输参数。
第三方面，本发明实施例提供的电子设备，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计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面提供的网络传输参数选择方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供的非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面提供的网络传输参数选择方法的步骤。
本发明实施例提供的网络传输参数选择方法、装置、设备及存储介质，通过利用信噪比信息直接获得在不同网络传输参数下的能量效率，并基于所有传输参数下的能量效率选择出最优传输参数，从而达到快速获取能耗最优的lora网络传输参数的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的网络传输参数选择方法流程示意图；
图2为本发明另一实施例提供的网络传输参数选择方法流程示意图；
图3为本发明一实施例提供的网络传输参数选择装置结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的电子设备组成示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例提供的网络传输参数选择方法流程示意图，如图1所示，该方法包括如下步骤：
步骤100，接收网关发送的节点的信噪比信息；
具体地，本实施例中，可以通过信噪比获得不同传输参数下的能耗，从而达到快速选择能耗最优的lora网络传输参数的目的，因此，节点首先需要接受网关发送的信噪比信息。
具体地，节点可以向网关请求信噪比信息snr，网关接收到节点的请求信噪比信息snr后，根据节点的数据包获得节点的信噪比信息snr，并返回给节点，节点接收网关返回的信噪比信息。
步骤101，基于所述信噪比信息，获得在所述信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率；所述传输参数包括传输功率和扩频因子；
具体地，由于不同的网络传输参数选择会导致传输性能的巨大差异，即在当前信噪比下，每一组传输参数即每一组传输功率和扩频因子对应的能量效率是不同的。可以理解的是，每一组传输参数中包含一个传输功率及一个扩频因子。
本实施例中，节点在接收网关发送的节点的信噪比信息snr后，为了获得最优能耗对应的一组传输参数，可以基于当前信噪比信息，获得在当前信噪比下，每一组传输功率和扩频因子对应的能量效率。
具体地，本发明实施例中通过动态设置lora节点的网络传输参数，使得lora节点可以取得最优的能耗。本发明实施例设置的网络参数包括两项：传输功率tp(transmissionpower)和扩频因子sf(spreadingfactor)，实现了通过lora网络传输参数快速选择达到能耗最优。
步骤102，基于所述每一组传输参数所对应的能量效率选择目标传输参数，用于作为所述节点的网络传输参数。
具体地，节点获得在所述信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率后，可以基于每一组传输参数所对应的能量效率，选择能使得能耗达到最优的传输参数(sf，tp)组合为目标传输参数，用于作为所述节点的网络传输参数，即节点把网络传输参数改变为选择出来的最优传输参数即目标传输参数(sf，tp)组合。
本发明实施例提供的网络传输参数选择方法，通过利用信噪比信息直接获得在不同网络传输参数下的能量效率，并基于所有传输参数下的能量效率选择出最优传输参数，从而达到快速获取能耗最优的lora网络传输参数的目的。
在上述实施例的基础上，可选地，所述基于所述每一组传输参数所对应的能量效率选择目标传输参数，具体包括：
在获得每一组传输参数所对应的能量效率后，遍历所有传输参数，选择能量效率最高的一组传输参数作为所述目标传输参数。
具体地，节点获得在所述信噪比下每一组传输参数(sf，tp)所对应的能量效率后，为了选择能使得能耗达到最优的传输参数(sf，tp)为目标传输参数，可以遍历所有传输参数(sf，tp)组合，对所有传输参数(sf，tp)组合的能量效率进行比较，选择能量效率最高的一组传输参数作为所述目标传输参数，即为可以使能耗最优的传输参数。
在上述实施例的基础上，可选地，所述基于所述信噪比信息，获得在所述信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率，具体包括：
基于所述信噪比信息结合所述传输参数及数据包信息通过能耗预测模型计算在当前信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率。
具体地，本发明实施例中，可以首先建立一个能耗预测模型，可以根据节点的信噪比信息snr、传输功率tp和扩频因子sf以及数据包信息计算出对应的能耗。
具体地，节点依据能耗预测模型，可以计算出在当前信噪比下每一个传输功率tp和扩频因子sf所对应的能量效率分别为多少，并挑选出使得能量效率最高即能耗最优的一组最优的传输功率和扩频因子。
在上述实施例的基础上，可选地，所述能耗预测模型，具体包括：
基于数据传输速率dr，数据包解码的正确率pdr以及传输功率tp计算得到每一组传输参数所对应的能量效率ee，其中，所述数据传输速率dr基于传输带宽bw计算得到，所述数据包解码的正确率pdr基于成功检测前导码的概率ppre，解码数据包头的正确率ph及解码数据包帧的正确率pp计算得到，所述成功检测前导码的概率ppre由数据包的前导码长度np计算得到，所述解码数据包头的正确率ph和所述解码数据包帧的正确率pp基于比特错误率pb及数据包包头的长度lh计算得到，所述比特错误率pb基于扩频因子sf及信噪比snr计算得到；
其中，所述数据包信息具体包括所述数据包的前导码长度np，所述数据包包头的长度lh。
具体地，节点依据能耗预测模型，基于信噪比信息结合传输参数及数据包信息计算在当前信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率时，传输参数即为传输功率tp和扩频因子sf,数据包信息即为数据包的前导码长度np，所述数据包包头的长度lh。
本实施例中，节点依据能耗预测模型，基于信噪比信息结合传输参数及数据包信息计算在当前信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率时，可以首先基于数据包的前导码长度np计算得到成功检测前导码的概率ppre，基于扩频因子sf及信噪比snr计算得到比特错误率pb，再基于比特错误率pb及数据包包头的长度lh计算得到解码数据包头的正确率ph和解码数据包帧的正确率pp，随后基于成功检测前导码的概率ppre，解码数据包头的正确率ph及解码数据包帧的正确率pp计算得到数据包解码的正确率pdr，并基于传输带宽bw计算得到数据传输速率dr，最后基于数据传输速率dr，数据包解码的正确率pdr以及传输功率tp计算得到每一组传输参数所对应的能量效率ee。
在上述实施例的基础上，可选地，所述基于数据传输速率dr，数据包解码的正确率pdr以及传输功率tp计算得到每一组传输参数所对应的能量效率ee，具体包括：
应用公式ee＝dr×pdr÷tp，计算所述每一组传输参数所对应的能量效率ee；
其中，dr是数据传输速率，dr＝sf×bw÷2sf，pdr是数据包解码的正确率，pdr＝ppre×ph×pp；tp是传输功率；sf是扩频因子，bw是传输带宽；pp是解码数据包帧的正确率，
本实施例中，可以假设节点和网关之间的信噪比为snr，传输带宽为bw，数据包的前导码长度为np，数据包包头的长度为lh，数据包内容的长度为lp，对于每一个sf和tp，可以通过如下方式计算出该sf、tp组合下的能耗ee：
首先基于数据包的前导码长度np计算得到成功检测前导码的概率ppre，具体为：
基于扩频因子sf及信噪比snr计算得到比特错误率pb，具体为：
再基于比特错误率pb及数据包包头的长度lh计算得到解码数据包头的正确率ph，具体为：
基于比特错误率pb及数据包包头的长度lh计算得到解码数据包帧的正确率pp，具体为：
随后基于成功检测前导码的概率ppre，解码数据包头的正确率ph及解码数据包帧的正确率pp计算得到数据包解码的正确率pdr，具体为：
pdr＝ppre×ph×pp；
基于传输带宽bw计算得到数据传输速率dr，具体为：
dr＝sf×bw÷2sf；
最后基于数据传输速率dr，数据包解码的正确率pdr以及传输功率tp计算得到每一组传输参数所对应的能量效率ee，具体为：
ee＝dr×pdr÷tp。
其中，gain(tp)函数用于获取传输功率tp所对应的信号增益；具体地，gain()函数通过查表的方法获得传输功率tp所对应的信号增益(单位：db)，该表可以通过测量每个传输功率下的信号增益获得。q()函数是标准正态分布的右尾函数。
本实施例中，利用能耗预测模型可以计算出每一个sf和tp所对应的能耗，通过遍历所有sf和tp，即可获得使得能耗最优的网络传输参数。
本发明实施例考虑建立信噪比和丢包率之间的数学模型，利用信噪比直接计算出在不同网络传输参数(sf，tp)组合下的丢包率，进而计算出不同参数下的能耗，从而达到快速选择能耗最优的lora网络传输参数(sf，tp)的目的。
在上述实施例的基础上，可选地，所述接收网关发送的节点的信噪比信息之前，所述方法还包括：
向网关发送入网请求数据包，以使所述网关根据所述入网请求数据包计算获取节点的信噪比信息。
具体地，本实施例中，节点为了获取信噪比信息，可以在接入网关的时候向网关请求信噪比信息snr，网关接收到节点的请求信噪比信息snr后，根据节点的数据包计算获得节点的信噪比信息snr，并返回给节点。
在上述实施例的基础上，可选地，所述接收网关发送的节点的信噪比信息，具体包括：
接收所述网关在获取所述信噪比信息后发送的下行数据包；
基于所述下行数据包获取所述信噪比信息。
具体地，本实施例中，在网关计算获得信噪比信息snr后，通过下行数据包发送给节点，节点即接收此下行数据包，并基于此下行数据包获取信噪比信息snr。
本发明实施例提供的网络传输参数选择方法，通过利用信噪比信息直接获得在不同网络传输参数下的能量效率，并基于所有传输参数下的能量效率选择出最优传输参数，从而达到快速获取能耗最优的lora网络传输参数的目的。
图2为本发明另一实施例提供的传输参数选择方法流程示意图，如图2所示，该方法包括如下步骤：
步骤200，请求snr信息；
具体地，节点为了获取信噪比信息，可以在接入网关的时候向网关请求信噪比信息snr，网关接收到节点的请求信噪比信息snr后，根据节点的数据包计算获得节点的信噪比信息snr，并返回给节点；
步骤201，获取snr信息；
具体地，网关计算获得信噪比信息snr后，通过下行数据包发送给节点，节点即接收此下行数据包，并基于此下行数据包获取信噪比信息snr；
步骤202，利用能耗估计模型计算能量效率；
具体地，节点将信噪比信息snr输入能耗预测模型中，利用能耗预测模型，基于信噪比信息结合传输参数及数据包信息计算在当前信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率；
步骤203，选择目标传输参数；
具体地，节点遍历所有传输参数，对所有传输参数的能量效率进行比较，利用(sf，tp)选择器选择能量效率最高的一组传输参数作为所述目标传输参数；
步骤204，设置目标传输参数为网络传输参数。
具体地，节点选择能使得能耗达到最优的传输参数为目标传输参数即能耗最优(sf，tp)组合后，把网络传输参数改变为选择出来的最优传输参数即目标传输参数。
图3为本发明一实施例提供的网络传输参数选择装置结构示意图，如图3所示，包括：
接收模块301，能量效率获取模块302，选择模块303；
其中，接收模块301用于接收网关发送的节点的信噪比信息；
能量效率获取模块302用于基于所述信噪比信息，获得在所述信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率；所述传输参数包括传输功率和扩频因子；
选择模块303用于基于所述每一组传输参数所对应的能量效率选择目标传输参数，用于作为所述节点的网络传输参数。
具体地，节点通过接收模块301接收网关在计算获得节点的信噪比信息snr后向节点发送的信噪比信息；再通过能量效率获取模块302基于信噪比信息，获得在信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率；最后通过选择模块303遍历所有组传输参数，基于每一组传输参数所对应的能量效率选择目标传输参数，作为节点的网络传输参数，以实现能耗最优。
本发明实施例提供的网络传输参数选择装置，通过利用信噪比信息直接获得在不同网络传输参数下的能量效率，并基于所有传输参数下的能量效率选择出最优传输参数，从而达到快速获取能耗最优的lora网络传输参数的目的。
图4为本发明一实施例提供的电子设备组成示意图，如图4所示，该电子设备包括存储器(memory)401、处理器(processor)402及存储在存储器401上并可在处理器402上运行的程序，其中，存储器401和处理器402通过通信总线403完成相互间的通信，处理器402执行所述程序时实现如下步骤：
接收网关发送的节点的信噪比信息；基于所述信噪比信息，获得在所述信噪比下每一组传输参数所对应的能量效率；所述传输参数包括传输功率和扩频因子；基于所述每一组传输参数所对应的能量效率选择目标传输参数，用于作为所述节点的网络传输参数。
此外，上述的存储器401中的计算机程序可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。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或者该技术方案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一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
处理器402执行所述程序所涉及的方法流程，具体可以参将上述方法实施例，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的数据传输处理方法流程，其具体的功能和流程可以详见上述方法实施例，此处不再赘述。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
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各实施方式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。基于这样的理解，上述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，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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