CN107801172B - 具有自适应信道功能的LoRa网关及基于LoRa网关的网络系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自适应信道功能的LoRa网关及基于LoRa网关的网络系统，该LoRa网关增设有LoRa广播射频模块，LoRa广播射频模块工作于广播信道，在处理器的控制下，LoRa广播射频模块间歇式为本LoRa网关发出LoRa广播以及间歇式接收外部LoRa广播，该外部LoRa广播是其它LoRa网关所发出的LoRa广播，其中，LoRa广播包含本LoRa网关的LoRa交互射频模块当前占用作为工作信道的无线信道信息；并且，处理器依据LoRa广播射频模块所接收到的外部LoRa广播，选择未被发出外部LoRa广播的LoRa网关当前所占用的无线信道作为LoRa交互射频模块的工作信道。本发明具有自适应信道功能，能够避免“相邻的LoRa网关竞争使用同一无线信道而导致双方通信都失败，致使LoRa网关所组成网络的通信效率大打折扣”的问题。

Description

具有自适应信道功能的LoRa网关及基于LoRa网关的网络系统

技术领域

本发明涉及一种具有自适应信道功能的LoRa网关及基于LoRa网关的网络系统，属于物联网网关即网联网网络系统。

背景技术

LoRa通信技术是一种应用于低功耗的广域网络的无线通信技术，LoRa通信技术凭借着其通信距离远、能耗低的优良特点，得到了非常广泛的应用。

网关是一种网络与网络之间的连接器，作为连接互联网与感知网络、具体设备终端的桥梁，在各种应用中起关键的作用。在部署小区LoRa网络时，单一的传统LoRa网关无法覆盖整个小区，倘若采取多个传统LoRa网关共同覆盖整个小区，相邻的LoRa网关会因为竞争使用同一信道而导致双方通信都失败，从而致使整个小区LoRa网络的通信效率大打折扣。需要指出的是，在LoRa射频信号功率一定时，LoRa通信的技术的通信距离与通信速率成负相关关系，在实际应用中，往往需要折中考虑。

专利公布号为CN 106656827 A的发明专利提出了一种LoRa基站路由器及基于LoRa基站路由的窄带物联网络系统，该发明的提及LoRa路由器孤立工作，在部署小区LoRa网络时，该发明不能解决相邻LoRa路由器或网关之间竞争使用信道的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有自适应信道功能的LoRa网关及基于LoRa网关的网络系统。

解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种具有自适应信道功能的LoRa网关，设有处理器、LoRa交互射频模块和网络模块，所述处理器能够控制所述LoRa交互射频模块占用多个无线信道中的一个作为工作信道，以使得所述LoRa交互射频模块能够与工作于同一无线信道的外部终端进行通信，所述处理器能够控制所述网络模块接入互联网，以使得所述网络模块能够与同样接入所述互联网的外部服务器进行通信，并且，所述LoRa交互射频模块与网络模块之间能够通过处理器实现通信，其特征在于：所述的LoRa网关还设有LoRa广播射频模块，所述LoRa广播射频模块工作于广播信道，在所述处理器的控制下，所述LoRa广播射频模块间歇式为本LoRa网关发出LoRa广播以及间歇式接收外部LoRa广播，该外部LoRa广播是其它LoRa网关所发出的LoRa广播，其中，所述LoRa广播包含本LoRa网关的LoRa交互射频模块当前占用作为工作信道的无线信道信息；并且，所述处理器依据所述LoRa广播射频模块所接收到的外部LoRa广播，选择未被发出所述外部LoRa广播的LoRa网关当前所占用的无线信道作为所述LoRa交互射频模块的工作信道。

为了确保相邻LoRa网关之间能够可靠进行LoRa广播信息传播，作为本发明的优选实施方式：所述LoRa广播射频模块的工作模式为：其一，所述LoRa广播射频模块从所述LoRa网关开始工作起每隔一个单位时间段进行一次随机广播接收，该随机广播接收即所述LoRa广播射频模块在每一个所述单位时间段内的随机时间上接收一次所述外部LoRa广播，，并将每一次随机接收所述外部LoRa广播的时间段称为随机接收时段；其二，将所述LoRa网关工作期间除所述随机接收时段之外的每一个连续时间段均称为间歇时间段，所述LoRa广播射频模块在每一个所述间歇时间段均以固定的频率发出所述LoRa广播，并将一个所述间歇时间段中相邻两次发出所述LoRa广播的时间间隔称为广播周期，该广播周期的时长小于所述随机接收时段。

为了提高网关利用率，作为本发明的优选实施方式：所述LoRa广播射频模块的通信距离大于所述LoRa交互射频模块的通信距离。

作为本发明的优选实施方式：所述LoRa广播射频模块采用载波侦听多路访问技术发出所述LoRa广播。

作为本发明的优选实施方式：所述的LoRa网关设有多个所述LoRa交互射频模块。

作为本发明的优选实施方式：所述多个无线信道和广播信道为使用频分复用技术划分而来的子信道。

作为本发明的优选实施方式：所述处理器为arm A9处理器，所述网络模块为以太网模块，所述处理器与LoRa交互射频模块之间以及所述处理器与LoRa广播射频模块之间均通过SPI总线连接。

一种基于LoRa网关的网络系统，包括多个终端、多个LoRa网关和服务器，其特征在于：所述的LoRa网关为上述具有自适应信道功能的LoRa网关，所述终端即为在工作于同一无线信道时能够与该LoRa网关的LoRa交互射频模块进行通信的所述外部终端，所述服务器即为同样接入互联网时能够与该LoRa网关的网络模块进行通信的所述外部服务器；

各个所述LoRa网关间隔分布，使得全部所述LoRa网关的LoRa交互射频模块的通信范围结合在一起能够覆盖一个预定的布网区域；

每一个所述终端均可位于所述布网区域中的任意位置，并且，所述终端在未与服务器进行通信时定时接收其所能接收到的全部所述LoRa广播，所述终端在将要与所述服务器进行通信时按以下两种情形之一选择其所采用作为工作信道的无线信道，以使得任意一个所述终端与所述服务器之间的通信均可以通过各个所述LoRa网关中的其中一个实现：

情形一、在所述终端与所述服务器之间的通信由所述终端发起时，首先，所述终端从所接收到的LoRa广播中选出信号最强者；然后，所述终端将其工作信道切换为该信号最强的LoRa广播中的无线信道；

情形二、在所述终端与所述服务器之间的通信由所述服务器发起时，首先，每一个所述终端均定时通过某个按所述情形一选定的LoRa网关向所述服务器发送心跳帧，以向所述服务器指示对应的终端仍存在于所述网络系统中，所述服务器则将向其发送所述心跳帧的LoRa网关记录为对应终端的可通信LoRa网关；其次，所述服务器发起通信时直接向其记录中的可通信LoRa网关中的任意一个发送通信请求，则对应的LoRa网关在接收到所述服务器发来的通信请求后，发出包含有唤醒帧的所述LoRa广播，其中，所述唤醒帧对应于所述服务器应所要通信的终端；然后，所述服务器所要通信的终端在接收到该LoRa广播时受所述唤醒帧触发，将其工作信道切换为包含所述唤醒帧的LoRa广播中的无线信道。

作为本发明的优选实施方式：任意一个所述终端与所述服务器之间通过所述LoRa网关进行通信的过程均由上行数据子通信过程、下载数据子通信过程和下行数据子通信过程中的至少一者组合而成：

所述上行数据子通信过程为：所述上行数据子通信过程属于由所述终端发起的通信，所述终端所采用作为工作信道的无线信道按所述情形一进行选择；在所述终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，所述终端向其工作信道对应的LoRa网关发送上行数据请求，然后，所述LoRa网关在收到所述上行数据帧请求时回复确认帧，并将所述上行数据请求所包含的上传数据上传给所述服务器；

所述下载数据子通信过程为：所述下载数据子通信过程属于由所述终端发起的通信，所述终端所采用作为工作信道的无线信道按所述情形一进行选择；在所述终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，所述终端向其工作信道对应的LoRa网关发送下载数据请求，其次，所述LoRa网关在收到所述下载数据帧请求时回复确认帧，并将所述下载数据请求所要求下载的数据信息发送给所述服务器；然后，所述服务器在收到所述LoRa网关发送的数据信息后，将对应的数据下载到所述LoRa网关；最后，所述终端在发送所述下载数据请求后等待预设的时间，再向所述LoRa网关发送取回数据请求，使所述LoRa网关将所述服务器下载的数据发送给所述终端；

所述下行数据子通信过程为：所述下行数据子通信过程属于由所述服务器发起的通信，所述终端所采用作为工作信道的无线信道按所述情形二进行选择；在所述终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，所述服务器向其记录中的可通信LoRa网关中的任意一个发送控制指令；其次，对应的LoRa网关接收到所述控制指令后，向对应的终端定时发送所述唤醒帧；然后，对应的终端接收到所述唤醒帧后，向所述LoRa网关发送取回指令请求；最后，所述LoRa网关接收到所述取回指令请求后，将所述控制指令发送给所述终端，并停止发送所述唤醒帧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

第一，本发明的LoRa网关增设有LoRa广播射频模块，利用该LoRa广播射频模块能够间歇式为本LoRa网关发出LoRa广播以及间歇式接收外部LoRa广播，从而，当两个以上本发明的LoRa网关组网时，每一个LoRa网关的处理器均可以获知相邻LoRa网关(即发出的LoRa广播能够被本LoRa网关接收到的其它LoRa网关)当前对无线信道的占用情况，其再据此选择本LoRa网关的LoRa交互射频模块的工作信道，使得组网的各个LoRa网关工作稳定后，每一个LoRa网关均与相邻LoRa网关采用不同的无线信道作为工作信道，实现了LoRa网关的工作信道自适应，因此，本发明的LoRa网关具有自适应信道功能，能够避免“相邻的LoRa网关竞争使用同一无线信道而导致双方通信都失败，致使LoRa网关所组成网络的通信效率大打折扣”的问题。

第二，本发明的LoRa网关通过LoRa广播射频模块所采用的工作模式，能够确保相邻LoRa网关之间能够可靠进行LoRa广播信息传播。

第三，本发明的网络系统由多个LoRa网关构建成了一套能无死角覆盖布网区域的LoRa物联系统，终端可以在布网区域内的任意位置通过LoRa网关与服务器实现通信，使得本发明传统的WiFi网络相比，在所部署覆盖面积相同的布网区域网络时，需要的网关数量更少；并且，与现有的LoRa网关或路由相比，本发明利用LoRa网关的自适应信道功能，实现了网络系统中相邻LoRa网关之间能够互不干扰的工作，而且，利用LoRa网关发出LoRa广播的功能，网络系统中的每一个终端均可以在将要与服务器进行通信时按两种情形之一选择其所采用作为工作信道的无线信道，避免了现有技术中“因终端无从的得知LoRa网关的Lora交互射频模块工作于哪一个无线信道，而造成由终端发起的通信难以进行”的问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

图1为本发明基于LoRa网关的网络系统的系统框图；

图2为本发明中两个LoRa网关的工作信道和LoRa广播的覆盖范围示意图；

图3为本发明中的上行数据子通信过程的流程图；

图4为本发明中的下载数据子通信过程的流程图；

图5为本发明中的下行数据子通信过程的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开的是一种具有自适应信道功能的LoRa网关，设有处理器、LoRa交互射频模块和网络模块，处理器能够控制LoRa交互射频模块占用多个无线信道中的一个作为工作信道，以使得LoRa交互射频模块能够与工作于同一无线信道的外部终端进行通信，处理器能够控制网络模块接入互联网，以使得网络模块能够与同样接入互联网的外部服务器进行通信，并且，LoRa交互射频模块与网络模块之间能够通过处理器实现通信。

本发明的LoRa网关的发明构思为：LoRa网关还设有LoRa广播射频模块，LoRa广播射频模块工作于广播信道，在处理器的控制下，LoRa广播射频模块间歇式为本LoRa网关发出LoRa广播以及间歇式接收外部LoRa广播，该外部LoRa广播是其它LoRa网关所发出的LoRa广播，其中，LoRa广播包含本LoRa网关的LoRa交互射频模块当前占用作为工作信道的无线信道信息；并且，处理器依据LoRa广播射频模块所接收到的外部LoRa广播，可以获知发出前述外部LoRa广播的其它LoRa网关当前对无线信道的占用情况，处理器即能据此选择未被发出外部LoRa广播的LoRa网关当前所占用的无线信道作为LoRa交互射频模块的工作信道。

从而，当两个以上本发明的LoRa网关组网时，每一个LoRa网关的处理器均可以获知相邻LoRa网关(即发出的LoRa广播能够被本LoRa网关接收到的其它LoRa网关)当前对无线信道的占用情况，其再据此选择本LoRa网关的LoRa交互射频模块的工作信道，使得组网的各个LoRa网关工作稳定后，每一个LoRa网关均与相邻LoRa网关采用不同的无线信道作为工作信道，实现了LoRa网关的工作信道自适应，因此，本发明的LoRa网关具有自适应信道功能，能够避免“相邻的LoRa网关竞争使用同一无线信道而导致双方通信都失败，致使LoRa网关所组成网络的通信效率大打折扣”的问题。

在上述发明构思的基础上，本发明的LoRa网关采用以下优选的实施方式：

为了确保相邻LoRa网关之间能够可靠进行LoRa广播信息传播，作为本发明的优选实施方式：由于LoRa广播射频模块不能同时进行LoRa广播的发送和接收，因此，LoRa广播射频模块的工作模式为：其一，LoRa广播射频模块从LoRa网关开始工作起每隔一个单位时间段进行一次随机广播接收，该随机广播接收即LoRa广播射频模块在每一个单位时间段内的随机时间上接收一次外部LoRa广播，并将每一次随机接收外部LoRa广播的时间段称为随机接收时段；由于LoRa网关的工作信道自适应并不需要很频繁，因此，单位时间段的时长不需太短，一般来说，设置为一小时即可；再者，随机接收时段随机分布于单位时间段上，避免了存在“相邻的LoRa网关因定时接收外部LoRa广播的时间是同步的而造成它们之间无法进行LoRa广播信息传播”的情况；其二，将LoRa网关工作期间除随机接收时段之外的每一个连续时间段均称为间歇时间段，LoRa广播射频模块在每一个间歇时间段均以固定的频率发出LoRa广播，并将一个间歇时间段中相邻两次发出LoRa广播的时间间隔称为广播周期，该广播周期的时长小于所述随机接收时段，，确保了任意一个LoRa网关所发出的LoRa广播必定能够被相邻LoRa网关所接收到，一般来说，广播周期的时长是远小于固定接收时段和随机接收时段的，例如广播周期的时长可以是10秒，而固定接收时段和随机接收时段的时长则可以是30秒。

为了提高网关利用率，作为本发明的优选实施方式：LoRa广播射频模块的通信距离大于LoRa交互射频模块的通信距离。如此设计出于以下两点：1.倘若LoRa广播射频模块的通信距离与LoRa交互射频模块的通信距离相等，相邻的互相在对方LoRa广播的覆盖范围内两个网关将距离较近，于是两个网关的LoRa交互射频模块或模块组的信号覆盖范围将出现很大的重叠面积，这将使网关的利用率较低；2.在LoRa射频信号功率一定时，LoRa通信的技术的通信距离与通信速率成负相关关系，而在本系统中LoRa广播射频模块所需的通信速率较低，故为提高LoRa广播射频模块的通信距离而付出降低通信速率的代价是值得的。参见图2，LoRa网关的LoRa广播射频模块发射的LoRa广播的覆盖范围(图中，网关W1的广播覆盖范围G1，网关W2的广播覆盖范围G2)大于网关的LoRa交互射频模块的信号覆盖范围(图中，网关W1的工作信道覆盖范围X1，网关W2的工作信道覆盖范围X2)，图中的网关W1与网关W2均在对方的LoRa广播覆盖范围内，于是它们彼此能接受到对方发来的LoRa广播，然后得知对方的工作信道信息，进而选择不同的信道，从而实现自适应信道功能。

作为本发明的优选实施方式：LoRa广播射频模块采用载波侦听多路访问(即csma)技术发出LoRa广播，即：在发出LoRa广播前，先检测广播信道是否空闲，若空闲则发射LoRa广播，若不空闲则若干时间后重新检测，如此，可以解决多个LoRa网关同时发出LoRa广播的冲突问题。

作为本发明的优选实施方式：LoRa网关设有多个LoRa交互射频模块，从而提高了LoRa网关所能承载的终端数量，具体来说，在LoRa网关的硬件实施上，LoRa网关具有多个用于LoRa交互射频模块的插槽，用户可根据需求，在相应数量的插槽上安装LoRa交互射频模块。

作为本发明的优选实施方式：多个无线信道和广播信道为使用频分复用技术划分而来的子信道。

作为本发明的优选实施方式：处理器为arm A9处理器，网络模块为以太网模块，处理器与LoRa交互射频模块之间以及处理器与LoRa广播射频模块之间均通过SPI总线连接。

如图1所示，本发明还公开了一种基于LoRa网关的网络系统，包括多个终端、多个LoRa网关和服务器，该网络系统的发明构思为：

LoRa网关为权利要求1至7任意一项具有自适应信道功能的LoRa网关，终端即为在工作于同一无线信道时能够与该LoRa网关的LoRa交互射频模块进行通信的外部终端，服务器即为同样接入互联网时能够与该LoRa网关的网络模块进行通信的外部服务器。

各个LoRa网关间隔分布，使得全部LoRa网关的LoRa交互射频模块的通信范围结合在一起能够覆盖一个预定的布网区域；从而，由于LoRa网关具有自适应信道功能，在各个LoRa网关经过相互间自适应信道的过程而进入稳定工作状态后，每一个LoRa网关均与其相邻LoRa网关采用不同的无线信道作为工作信道，其中，该LoRa网关的相邻LoRa网关是指发出的LoRa广播能够被该LoRa网关接收到的其它LoRa网关；由此，从布网区域的角度来看，布网区域被划分成了与LoRa网关数量相等的个子区域，一般而言，子区域的中心区域为LoRa网关所在的位置，而相邻子区域内LoRa网关所使用的工作信道各不相同，于是实现了相邻子区域内的LoRa网关之间工作的互不干扰。

每一个终端均可位于布网区域中的任意位置，并且，终端在未与服务器进行通信时定时接收其所能接收到的全部LoRa广播，终端在将要与服务器进行通信时按以下两种情形之一选择其所采用作为工作信道的无线信道，以使得任意一个终端与服务器之间的通信均可以通过各个LoRa网关中的其中一个实现。

情形一、在终端与服务器之间的通信由终端发起时，首先，终端从所接收到的LoRa广播中选出信号最强者；然后，终端将其工作信道切换为该信号最强的LoRa广播中的无线信道。

情形二、在终端与服务器之间的通信由服务器发起时，首先，每一个终端均定时通过某个按情形一选定的LoRa网关向服务器发送心跳帧，以向服务器指示对应的终端仍存在于网络系统中，服务器则将向其发送所述心跳帧的LoRa网关记录为对应终端的可通信LoRa网关；其次，服务器发起通信时直接向其记录中的可通信LoRa网关中的任意一个发送通信请求，则对应的LoRa网关在接收到服务器发来的通信请求后，发出包含有唤醒帧的LoRa广播，其中，唤醒帧对应于服务器应所要通信的终端；然后，服务器所要通信的终端在接收到该LoRa广播时受唤醒帧触发，将其工作信道切换为包含唤醒帧的LoRa广播中的无线信道；另外，为了节省能量，终端在平时(即未与服务器进行通信时)一般是处于休眠状态的，其定时接收LoRa广播，以关注是否有对应自己的唤醒帧，若无，则继续休眠；若有则如前受唤醒帧触发而与服务器进行相应交互。

从而，本发明的网络系统由多个LoRa网关构建成了一套能无死角覆盖布网区域的LoRa物联系统，终端可以在布网区域内的任意位置通过LoRa网关与服务器实现通信，使得本发明传统的WiFi网络相比，在所部署覆盖面积相同的布网区域网络时，需要的网关数量更少；并且，与现有的LoRa网关或路由相比，本发明利用LoRa网关的自适应信道功能，实现了网络系统中相邻LoRa网关之间能够互不干扰的工作，而且，利用LoRa网关发出LoRa广播的功能，网络系统中的每一个终端均可以在将要与服务器进行通信时按两种情形之一选择其所采用作为工作信道的无线信道，避免了现有技术中“因终端无从的得知LoRa网关的Lora交互射频模块工作于哪一个无线信道，而造成由终端发起的通信难以进行”的问题。

作为本发明的网络系统的优选实施方式：任意一个终端与服务器之间通过LoRa网关进行通信的过程均由上行数据子通信过程、下载数据子通信过程和下行数据子通信过程中的至少一者组合而成：

上行数据子通信过程为：参见图3，上行数据子通信过程属于由终端发起的通信，终端所采用作为工作信道的无线信道按情形一进行选择；在终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，终端向其工作信道对应的LoRa网关发送上行数据请求，然后，LoRa网关在收到上行数据帧请求时回复确认帧(即ACK帧)，并将上行数据请求所包含的上传数据上传给服务器。

下载数据子通信过程为：参见图4，下载数据子通信过程属于由终端发起的通信，终端所采用作为工作信道的无线信道按情形一进行选择；在终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，终端向其工作信道对应的LoRa网关发送下载数据请求，其次，LoRa网关在收到下载数据帧请求时回复确认帧(即ACK帧)，并将下载数据请求所要求下载的数据信息发送给服务器；然后，服务器在收到LoRa网关发送的数据信息后，将对应的数据下载到LoRa网关；最后，终端在发送下载数据请求后等待预设的时间，再向LoRa网关发送取回数据请求，使LoRa网关将服务器下载的数据发送给终端。

下行数据子通信过程为：参见图5，下行数据子通信过程属于由服务器发起的通信，终端所采用作为工作信道的无线信道按情形二进行选择；在终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，服务器向其记录中的可通信LoRa网关中的任意一个发送控制指令；其次，对应的LoRa网关接收到控制指令后，向对应的终端定时发送唤醒帧；然后，对应的终端接收到唤醒帧后，向LoRa网关发送取回指令请求；最后，LoRa网关接收到取回指令请求后，将控制指令发送给终端，并停止发送唤醒帧。

本发明不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本发明的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种具有自适应信道功能的LoRa网关，设有处理器、LoRa交互射频模块和网络模块，所述处理器能够控制所述LoRa交互射频模块占用多个无线信道中的一个作为工作信道，以使得所述LoRa交互射频模块能够与工作于同一无线信道的外部终端进行通信，所述处理器能够控制所述网络模块接入互联网，以使得所述网络模块能够与同样接入所述互联网的外部服务器进行通信，并且，所述LoRa交互射频模块与网络模块之间能够通过处理器实现通信，其特征在于：所述的LoRa网关还设有LoRa广播射频模块，所述LoRa广播射频模块工作于广播信道，在所述处理器的控制下，所述LoRa广播射频模块间歇式为本LoRa网关发出LoRa广播以及间歇式接收外部LoRa广播，该外部LoRa广播是其它LoRa网关所发出的LoRa广播，其中，所述LoRa广播包含本LoRa网关的LoRa交互射频模块当前占用作为工作信道的无线信道信息；并且，所述处理器依据所述LoRa广播射频模块所接收到的外部LoRa广播，选择未被发出所述外部LoRa广播的LoRa网关当前所占用的无线信道作为所述LoRa交互射频模块的工作信道。

2.根据权利要求1所述具有自适应信道功能的LoRa网关，其特征在于：所述LoRa广播射频模块的工作模式为：其一，所述LoRa广播射频模块从所述LoRa网关开始工作起每隔一个单位时间段进行一次随机广播接收，该随机广播接收即所述LoRa广播射频模块在每一个所述单位时间段内的随机时间上接收一次所述外部LoRa广播，并将每一次随机接收所述外部LoRa广播的时间段称为随机接收时段；其二，将所述LoRa网关工作期间除固定接收时段和随机接收时段之外的每一个连续时间段均称为间歇时间段，所述LoRa广播射频模块在每一个所述间歇时间段均以固定的频率发出所述LoRa广播，并将一个所述间歇时间段中相邻两次发出所述LoRa广播的时间间隔称为广播周期，该广播周期的时长小于所述随机接收时段。

3.根据权利要求1或2所述具有自适应信道功能的LoRa网关，其特征在于：所述LoRa广播射频模块的通信距离大于所述LoRa交互射频模块的通信距离。

4.根据权利要求1或2所述具有自适应信道功能的LoRa网关，其特征在于：所述LoRa广播射频模块采用载波侦听多路访问技术发出所述LoRa广播。

5.根据权利要求1或2所述具有自适应信道功能的LoRa网关，其特征在于：所述的LoRa网关设有多个所述LoRa交互射频模块。

6.根据权利要求1或2所述具有自适应信道功能的LoRa网关，其特征在于：所述多个无线信道和广播信道为使用频分复用技术划分而来的子信道。

7.根据权利要求1或2所述具有自适应信道功能的LoRa网关，其特征在于：所述处理器为arm A9处理器，所述网络模块为以太网模块，所述处理器与LoRa交互射频模块之间以及所述处理器与LoRa广播射频模块之间均通过SPI总线连接。

8.一种基于LoRa网关的网络系统，包括多个终端、多个LoRa网关和服务器，其特征在于：所述的LoRa网关为权利要求1至7任意一项所述具有自适应信道功能的LoRa网关，所述终端即为在工作于同一无线信道时能够与该LoRa网关的LoRa交互射频模块进行通信的所述外部终端，所述服务器即为同样接入互联网时能够与该LoRa网关的网络模块进行通信的所述外部服务器；

各个所述LoRa网关间隔分布，使得全部所述LoRa网关的LoRa交互射频模块的通信范围结合在一起能够覆盖一个预定的布网区域；

每一个所述终端均可位于所述布网区域中的任意位置，并且，所述终端在未与服务器进行通信时定时接收其所能接收到的全部所述LoRa广播，所述终端在将要与所述服务器进行通信时按以下两种情形之一选择其所采用作为工作信道的无线信道，以使得任意一个所述终端与所述服务器之间的通信均可以通过各个所述LoRa网关中的其中一个实现：

情形一、在所述终端与所述服务器之间的通信由所述终端发起时，首先，所述终端从所接收到的LoRa广播中选出信号最强者；然后，所述终端将其工作信道切换为该信号最强的LoRa广播中的无线信道；

情形二、在所述终端与所述服务器之间的通信由所述服务器发起时，首先，每一个所述终端均定时通过某个按所述情形一选定的LoRa网关向所述服务器发送心跳帧，以向所述服务器指示对应的终端仍存在于所述网络系统中，所述服务器则将向其发送所述心跳帧的LoRa网关记录为对应终端的可通信LoRa网关；其次，所述服务器发起通信时直接向其记录中的可通信LoRa网关中的任意一个发送通信请求，则对应的LoRa网关在接收到所述服务器发来的通信请求后，发出包含有唤醒帧的所述LoRa广播，其中，所述唤醒帧对应于所述服务器应所要通信的终端；然后，所述服务器所要通信的终端在接收到该LoRa广播时受所述唤醒帧触发，将其工作信道切换为包含所述唤醒帧的LoRa广播中的无线信道。

9.根据权利要求8所述基于LoRa网关的网络系统，其特征在于：任意一个所述终端与所述服务器之间通过所述LoRa网关进行通信的过程均由上行数据子通信过程、下载数据子通信过程和下行数据子通信过程中的至少一者组合而成：

所述上行数据子通信过程为：所述上行数据子通信过程属于由所述终端发起的通信，所述终端所采用作为工作信道的无线信道按所述情形一进行选择；在所述终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，所述终端向其工作信道对应的LoRa网关发送上行数据请求，然后，所述LoRa网关在收到所述上行数据帧请求时回复确认帧，并将所述上行数据请求所包含的上传数据上传给所述服务器；

所述下载数据子通信过程为：所述下载数据子通信过程属于由所述终端发起的通信，所述终端所采用作为工作信道的无线信道按所述情形一进行选择；在所述终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，所述终端向其工作信道对应的LoRa网关发送下载数据请求，其次，所述LoRa网关在收到所述下载数据帧请求时回复确认帧，并将所述下载数据请求所要求下载的数据信息发送给所述服务器；然后，所述服务器在收到所述LoRa网关发送的数据信息后，将对应的数据下载到所述LoRa网关；最后，所述终端在发送所述下载数据请求后等待预设的时间，再向所述LoRa网关发送取回数据请求，使所述LoRa网关将所述服务器下载的数据发送给所述终端；

所述下行数据子通信过程为：所述下行数据子通信过程属于由所述服务器发起的通信，所述终端所采用作为工作信道的无线信道按所述情形二进行选择；在所述终端完成作为工作信道的无线信道选择后，首先，所述服务器向其记录中的可通信LoRa网关中的任意一个发送控制指令；其次，对应的LoRa网关接收到所述控制指令后，向对应的终端定时发送所述唤醒帧；然后，对应的终端接收到所述唤醒帧后，向所述LoRa网关发送取回指令请求；最后，所述LoRa网关接收到所述取回指令请求后，将所述控制指令发送给所述终端，并停止发送所述唤醒帧。

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