CN108055059A - 一种LoRa无线通信命令的优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LoRa无线通信命令的优化方法，新增ChGroupIndex参数，所述ChGroupIndex参数指示可用的信道组索引号；网关后网络服务器发送包含所述ChGroupIndex参数的MAC命令消息给终端，终端收到包含所述ChGroupIndex参数的消息之后，激活所述参数指示的信道组索引号所对应的信道组内的所有可用信道，在激活的可用信道之间进行跳频传输信号。本发明在现有协议MAC命令的基础上，为了适合于现有基带芯片的通信需求，在划分频谱的情况下，解决了终端和网关后网络服务器之间的信道选择问题，同时能够有效的减少信道冲突，提高通信性能。

Description

一种LoRa无线通信命令的优化方法

技术领域

本发明涉及一种通信命令的优化方法，特别涉及一种LoRa无线通信命令的优化方法。

背景技术

目前，物联网(IoT)是一种连接对象的集合，融合了电路、软件、传感器和通信协议等技术，通过无线网络收集和交换信息，并连接到互联网。它实现了物理和数字世界之间的直接集成和通信。物联网会产生海量信息，可用于优化各类资源，并提高日益互联的系统效率。IoT还将提升或产生新的服务模式，为企业、消费者和整体环境创造可持续增长的价值。今天，物联网已经影响了许多行业和服务的商业模式，如消费电子、汽车、电力、设施管理、智能建筑、智慧城市、电子健康、供应链或制造业等。

根据Machina Research的统计，到2025年，物联网设备的连接数量将达到250亿以上的规模。根据目前的统计，这些设备的连接很大一部分来自短距离通信技术连接，如Wifi，蓝牙，Zigbee，Z-Wave等。这些技术非常适合短距离传输，以及对供电及电池寿命不敏感的物联网设备。蜂窝连接将来自使用2G/3G/4G网络基础设施和技术的SIM和启用e-SIM的设备。由于设备发送和接收相对较低数据量的低功耗需求，当代的蜂窝技术将需要通过蜂窝演进和LPWA(Low Power Wide Area)技术完成发展，以服务不断涌现的新型IoT设备。

除了蜂窝技术的演进，出现了新型的LPWAN网络技术，比如LoRa无线调制技术，LoRa无线调制技术2010年由法国Cycleo公司发明，2012年被Semtech收购，并增加了MAC层规范协议，用以规范和扩展LoRa物理通信层以实现与互联网的连接。该MAC层协议称为LoRaWAN(LoRa for Wide Area)网络规范。该规范由LoRa联盟制定、更新并对外开源。LoRaWAN协议包括几个关键的无线网络功能，如E2E加密和安全性、自适应数据速率优化、服务质量等先进的通信应用。LoRa无线调制技术非常适合物联网设备低功耗及长距离的连接需求，另外其数据通信速率还可以解决带宽浪费问题，通过LoRa调制速率可从300bps到5kbps(125kHz带宽)。

目前LoRa射频器件产品支持的无线频谱范围是470MHz～510MHz，为了实现最大程度的无线资源频谱利用率，同时为了适合于基站同时支持8通道的传输，一般会对现有频谱进行分组，比如分成N组，每组八个连续信道。这样的话当带宽确定为125kHz时，基站可以同时在每组的八个通道上与终端进行通信，同样，基站也可以同时接收来自八个信道的终端信息。

当使用频谱分组技术时，终端与基站通信的过程中，终端如何选择占用哪一组的哪一个信道给基站发送信息，同时基站又如何知道需要在哪一组的哪个信道上接收终端发送的信息，这些过程根据现有的LoRaWAN协议都不能实现。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够在信息收发端建立连接减少信道冲突的LoRa无线通信命令的优化方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种LoRa无线通信命令的优化方法，新增ChGroupIndex参数，所述ChGroupIndex参数指示可用的信道组索引号；网关或网络服务器发送包含所述ChGroupIndex参数的MAC命令消息给终端，终端收到包含所述ChGroupIndex参数的消息之后，激活所述参数指示的信道组索引号所对应的信道组内的所有可用信道，在激活的可用信道之间进行跳频传输信号。

进一步地，保持原有MAC命令的长度，使用原有MAC命令参数中的可选字节域增加所述ChGroupIndex参数。

进一步地，在同意连接JoinAccept MAC命令参数的可选字节域上增加一个ChGroupIndex参数，并对应修改创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令参数的信道索引ChIndex域为ChGroupIndex信道组索引号。

进一步地，在同意连接JoinAccept MAC命令参数的可选字节域上增加一个信道状态ChState参数，所述ChState参数表示所述ChGroupIndex参数指示的信道组内每个信道的可用状态。

进一步地，ABP方式下的命令优化流程包括如下步骤：

Step 1：终端和网关或网络服务器均存储频谱分组划分表格信息；

Step 2：ABP终端注册入网，进行个性化激活，激活后，网关或网络服务器通过创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令通知终端可用信道的信道组索引号；

Step 3:终端接收到网关或网络服务器发送的所述NewChannelReq MAC命令后，反馈创建或修改信道应答NewChannelAns MAC命令给网关或网络服务器，终端激活网关或网络服务器发送的信道组索引号对应的所有可用信道，并在激活的所有信道上进行跳频传输；

Step 4：如果在数据传输过程中，网关或网络服务器检测到当前终端所使用的信道组质量变坏，则网关或网络服务器修改信道并发送包含新的ChGroupIndex参数的创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令给本组信道上通信的所有或部分终端，通知其信道修改信息；

Step 5：终端收到网关或网络服务器发送的创建或修改信道请求NewChannelReqMAC命令后，发送创建或修改信道应答NewChannelAns MAC命令反馈给网关或网络服务器；同时终端根据接收到包含新的ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令修改信道，并在新的可用信道上进行跳频传输数据；

Step 6：如果在数据传输过程中，终端突然断网或者退网，注册及激活失效。

进一步地，新增MAC命令，用于指示可用的信道组索引号或/和可用的信道，所述新增MAC命令包括所述ChGroupIndex参数。

进一步地，新增MAC命令为信道组索引请求Channel IndexReq MAC命令，所述信道组索引请求Channel IndexReq MAC命令还包括信道状态ChState参数，所述ChState参数表示所述ChGroupIndex参数指示的信道组内每个信道的可用状态。

进一步地，网关或网络服务器把所述Channel IndexReq MAC命令随着同意连接JoinAccept MAC命令一同发送给终端，或者单独把所述Channel IndexReq MAC命令发送给终端。

进一步地，新增信道组索引应答Channel IndexAns MAC命令，用于终端对网关或网络服务器发送的所述Channel IndexReq MAC命令的回复，通知网关或网络服务器信道设置状况。

进一步地，根据基带芯片的结构把整个或者部分频谱划分成不同的信道组，每个信道组包括N个连续的信道，每个信道组确定一个信道为本组的缺省信道，终端设备在至少一组信道内收发信号。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明在现有协议MAC命令的基础上，为了适合于现有基带芯片的通信需求，在划分频谱的情况下，解决了终端和网关或网络服务器之间的信道选择问题，同时能够有效的减少信道冲突，提高通信性能。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并详细说明如下：

一种LoRa无线通信命令的优化方法，新增ChGroupIndex参数，所述ChGroupIndex参数指示可用的信道组索引号；网关或网络服务器发送包含所述ChGroupIndex参数的MAC命令消息给终端，终端收到包含所述ChGroupIndex参数的消息之后，激活所述参数指示的信道组索引号所对应的信道组内的所有可用信道，在激活的可用信道之间进行跳频传输信号。

进一步地，可保持原有MAC命令的长度，可使用原有MAC命令参数中的可选字节域增加所述ChGroupIndex参数。

进一步地，可在同意连接JoinAccept MAC命令参数的可选字节域上增加一个ChGroupIndex参数，并可对应修改创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令参数的信道索引ChIndex域为ChGroupIndex信道组索引号。

进一步地，可在同意连接JoinAccept MAC命令参数的可选字节域上增加一个信道状态ChState参数，所述ChState参数可表示所述ChGroupIndex参数指示的信道组内每个信道的可用状态。

进一步地，ABP方式下的命令优化流程可包括如下步骤：

Step 1：终端和网关或网络服务器均存储频谱分组划分表格信息；

Step 2：ABP终端注册入网，进行个性化激活，激活后，网关或网络服务器通过创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令通知终端可用信道的信道组索引号；

Step 3:终端接收到网关或网络服务器发送的所述NewChannelReq MAC命令后，反馈创建或修改信道应答NewChannelAns MAC命令给网关或网络服务器，终端激活网关或网络服务器发送的信道组索引号对应的所有可用信道，并在激活的所有信道上进行跳频传输；

Step 4：如果在数据传输过程中，网关或网络服务器检测到当前终端所使用的信道组质量变坏，则网关或网络服务器修改信道并发送包含新的ChGroupIndex参数的创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令给本组信道上通信的所有或部分终端，通知其信道修改信息；

Step 5：终端收到网关或网络服务器发送的创建或修改信道请求NewChannelReqMAC命令后，发送创建或修改信道应答NewChannelAns MAC命令反馈给网关或网络服务器；同时终端根据接收到包含新的ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令修改信道，并在新的可用信道上进行跳频传输数据；

Step 6：如果在数据传输过程中，终端突然断网或者退网，注册及激活失效。

进一步地，可新增MAC命令，用于指示可用的信道组索引号或/和可用的信道，所述新增MAC命令可包括所述ChGroupIndex参数。

进一步地，可新增MAC命令为信道组索引请求Channel IndexReq MAC命令，所述信道组索引请求Channel IndexReq MAC命令还可包括信道状态ChState参数，所述ChState参数可表示所述ChGroupIndex参数指示的信道组内每个信道的可用状态。

进一步地，网关或网络服务器可把所述Channel IndexReq MAC命令随着同意连接JoinAccept MAC命令一同发送给终端，或者可单独把所述Channel IndexReq MAC命令发送给终端。

进一步地，可新增信道组索引应答Channel IndexAns MAC命令，用于终端对网关或网络服务器发送的所述Channel IndexReq MAC命令的回复，通知网关或网络服务器信道设置状况。所述Channel IndexAns MAC命令可为仅包含指示信息的空负载。

进一步地，可根据基带芯片的结构把整个或者部分频谱划分成不同的信道组，每个信道组可包括N个连续的信道，每个信道组可确定一个信道为本组的缺省信道，终端设备在至少一组信道内收发信号。N可等于1或8。

上述文内的命令参数定义及释义如下：

ChGroupIndex参数定义为：信道组索引号；

JoinRequest参数定义为：连接请求；

JoinAccept参数定义为：同意连接；

NewChannelReq参数定义为：创建或修改信道请求；

NewChannelAns参数定义为：创建或修改信道应答；

Channel IndexReq参数定义为：信道组索引请求；

Channel IndexAns参数定义为：信道组索引应答；

ChState参数定义为：信道状态；

ChIndex参数定义为：信道索引；

MAC释义媒体接入控制。

下面结合LoRa网关模块SX1301芯片进一步说明本发明的工作原理和工作流程。

所有终端设备在正式加入LoRaWAN网络之前必须先进行初始化并激活。

有两种激活终端的方式：空口激活(Over-The-Air Activation(OTAA))，主要用于设备的部署和重置；个性化激活(Activation By Personalization(ABP))，此时设备的初始化和激活两步并作一步完成。

采用空口激活时，终端设备在与网络服务器进行数据交换之前，必须先执行连接过程。每当终端设备丢失了会话的上下文(与服务器通信断开)时，都要执行新的连接过程。从终端的角度看，连接过程包含和服务器交互的两个MAC消息，即连接请求join request和同意连接join accept。其中Join-accept消息包含以下字段：3个字节的应用随机数(AppNonce)，网络ID(NetID)，终端地址(DevAddr)，TX和RX(RxDelay)之间的延迟，终端设备将要加入网络的信道频率的可选列表(CFList)。

在某些特殊场景下，终端设备可以被个性化激活。个性化激活直接将终端设备绑定到特定网络，而无需经过join request-join accept过程。

另外NewChannelReq命令用于修改已有信道的参数或创建新的信道参数。该命令设置新信道的中心频率，以及适合于该信道的数据速率范围。

Size(bytes)	1	3	1
				NewChannelReqPayload	ChIndex	Freq	DrRange

信道索引(ChIndex)是正在创建或修改的信道索引号。

频率域(Freq)是一个24bits的无符号整数。实际信道频率是100×FreqHz，其中100MHz以下的值留待将来使用。由此，可以设置以100Hz为步长的100MHz～1.67GHz之间的任意信道频率。

数据速率范围域(DrRange)指明此信道允许的数据速率范围。

SX1301芯片是基于LoRa调制的基带芯片，它的目标是为广域范围的众多无线终端提供健壮的星型基站。SX1301芯片是由2个MCU和ASIC(ApplicationSpecific IntegratedCircuit，专用集成电路)的综合体。主要部件包括：

射频MCU：该MCU通过SPI总线连接2片SX125x，主要负责实时自动增益控制、射频校准和收发切换。

数据包MCU：该MCU负责分配8个LoRa调制解调器给多个通道，它仲裁数据包的机制包括速率、通道、射频和信号强度。

IF0～IF7的LoRa通道：它们的带宽固定为125kHz，每个通道可以设置中心频率，每个通道可以接收SF7～SF12共6种速率的LoRa信号。

IF8通道：带宽支持125/250/500kHz，希望用于网关之间的高速通信。

IF9通道：收发(G)FSK信号，LoRaWAN在欧洲地区使用了该通道。

下面列举采用SX1301基带芯片的LoRa网关，在不同通信模式下的通信命令的具体优化方法实施例，来进一步详细说明。

实施例1：在TDD通信模式下，不改变原有MAC命令的长度，对现有的LoRa无线通信命令进行优化。

首先，把整个或部分频谱都划分成不同的信道组。SX1301芯片的工作范围为470MHz～510MHz无线频谱，为了支持基带芯片SX1301能够正常工作，需要根据基带芯片SX1301的结构重新划分无线频谱。若把整个470MHz的频段都划分的话，划分方法可以类似于如下标准：其中471MHz-503MHz作为收发信道均采用125kHz带宽的可用信道；503.9MHz-506.7MHz作为收发信道均采用250kHz带宽的可用信道；其余的作为收发信道均采用500kHz带宽的可用信道。

其中125kHz带宽的频谱共160个信道，分为20组，每组0.2M，每组的第一个信道为本组的缺省信道；250kHz带宽的频谱共有8个信道，每个信道为一个组；500kHz带宽的频谱共有4个信道，每个信道为一个组。

在TDD通信模式，下行所使用的信道和上行信道相同，要求终端设备至少能够工作在至少一组信道内，至少能够支持一个缺省信道。

470MHz～510MHz无线频谱划分与信道组索引号对应如下列表：具体的频谱划分情况可按照每个地区的不同使用频段进行实际划分,这里不做限定。

其次在TDD模式下，对命令参数进行优化处理：

①修改JoinAccept MAC命令参数：

在JoinAccept MAC命令的可选字节域增加一个ChGroupIndex参数，指示可用的信道组索引号，终端收到可用信道组的索引号之后，会激活信道索引号对应的信道组内的所有信道作为可用信道，终端会在激活的可用信道之间进行跳频传输。

②修改由网关或网络服务器发起的NewChannelReq MAC命令参数：

把NewChannelReq MAC命令中的ChIndex参数修改为ChGroupIndex参数，用于指示可用信道组的索引号；修改Freq域为可选字节域，或者可以设为保留字节；另外还可以用Freq域的字节来区分ChGroupIndex域是代表信道索引号还是代表信道组索引号，从而兼容未分组的无线频谱通信。终端激活ChGroupIndex信道组所对应的所有可用信道，在激活的新的可用信道上进行跳频传输。

1-1、下面详细说明在TDD模式下，采用OTAA方式的命令修改作业流程：

OTAA方式下的终端在注册之前，所有的信道信息都已经存储在终端上，并且所有的缺省信道默认都是激活状态，非缺省信道都是抑制状态。

Step a1：终端能够存储上述划分好的频谱表格信息。信道划分成多个组，每组固定一个缺省信道，终端在初始接入前所有缺省信道的频点处于激活状态。终端在注册时，能够在所有缺省信道中通过JoinRequst命令进行多次跳频尝试接入；

Step a2:如果网关或网络服务器在某个缺省信道上成功接收到终端发送的信号，则网关或服务器把终端当前可用的信道组索引号通过JoinAccept命令发送给终端；

Step a3：在预定义的等待时间窗中，如果终端能收到网关或网络服务器反馈的信号，则代表成功接入网络；终端激活接收到的信道组索引号对应的信道组中的所有信道作为可用信道，在可用信道中进行跳频传输；

Step a4：如果在数据传输过程中，网关或网络服务器检测到当前终端所在的信道组质量变坏，则网关或网络服务器修改信道并发送包含新的ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令给本组信道上通信的所有或部分终端，通知其信道修改信息；

Step a5：终端收到网关或网络服务器发送的信道修改信息NewChannelReq MAC命令之后会在修改之后会回复网关或网络服务器NewChannelAns MAC命令，反馈给网关或网络服务器。同时如果修改信道成功，终端会在新的可用信道上进行跳频传输数据；

Step a6：如果在数据传输过程中，终端突然断网或者退网，那么所有的非缺省信道变为抑制状态，缺省信道为激活状态，当终端要重新注册时，要重新在所有的缺省信道中进行多次跳频发送信号进行接入。

1-2、下面详细说明在TDD模式下，采用ABP方式的命令修改作业流程：

ABP方式下，个性化激活后网关或网络服务器和终端会建立初始连接。

Step b1：终端和网络均存储频谱分组划分表格信息；

Step b2：ABP终端注册入网，进行个性化激活，激活后，网关或网络服务器通过包含ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令通知终端可用信道的信道组索引号；

Step b3:终端接收到网关或网络服务器发送的NewChannelReq MAC命令后，反馈NewChannelAns MAC命令给网络，终端激活网关或网络服务器发送的MAC命令中的信道组索引号对应的所有可用信道，并在激活的所有信道上进行跳频传输；

Step b4：如果在数据传输过程中，网关或网络服务器检测到当前终端所使用的信道组质量变坏，则网关或网络服务器修改信道并发送包含新的ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令给本组信道上通信的所有或部分终端，通知其信道修改信息；

Step b5：终端收到网关或网络服务器发送的信道修改信息NewChannelReq MAC命令后，发送NewChannelAns MAC命令反馈给网络；同时终端根据接收到包含新的ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令修改信道，并在新的可用信道上进行跳频传输数据；

Step b6：如果在数据传输过程中，终端突然断网或者退网，注册及激活失效。

实施例2：在FDD通信模式下，不改变原有MAC命令的长度，对现有的LoRa无线通信命令进行优化。

首先，把整个频谱都划分成不同的信道组。SX1301芯片的工作范围为470MHz～510MHz无线频谱，为了支持基带芯片SX1301能够正常工作，需要根据基带芯片SX1301的结构重新划分无线频谱。若把整个470MHz的频段都划分的话，划分方法可以类似于如下标准：其中471MHz-503MHz作为收发信道均采用125kHz带宽的可用信道；503.9MHz-506.7MHz作为收发信道均采用250kHz带宽的可用信道；其余的作为收发信道均采用500kHz带宽的可用信道。

其中125kHz带宽的频谱共160个信道，分为20组，每组0.2M，对于上行信道来说，每组的第一个信道为本组的缺省信道；250kHz带宽的频谱共有8个信道，每个信道为一个组；500kHz带宽的频谱共有4个信道，每个信道为一个组。

FDD通信模式下，下行信道和上行信道不同。设定：125KHz带宽的频谱中第1-10组信道为上行信道，对应的下行信道分别为第11-20组为下行信道；250KHz带宽的频谱中第21-24组信道为上行信道，对应的下行信道分别为第25-28组为下行信道；500KHz带宽的频谱中第29-30组信道为上行信道，对应的下行信道分别为第31-32组为下行信道。

要求终端设备至少能够工作在一组上行信道内，在相同的带宽频谱下至少能够支持一个上行缺省信道。

470MHz～510MHz无线频谱划分与信道组索引号如下列表：具体的频谱划分情况可按照每个地区的不同使用频段进行实际划分,这里不做限定。

其次，在FDD模式下对命令参数进行优化处理：

①修改JoinAccept MAC命令参数：

增加一个ChGroupIndex参数，指示可用的上行信道组索引号，终端收到可用上行信道组索引号之后，会激活信道索引号对应的信道组内的所有信道作为可用上行信道，终端会在激活的可用信道之间进行跳频传输。

②修改由网关或网络服务器发起的NewChannelReq命令参数：

修改ChGroupIndex为上行信道组的索引号；修改Freq为可选字节，或者可以设为保留字节；另外，还可以用Freq域的字节来区分ChGroupIndex域是代表信道索引号还是代表信道组索引号，从而兼容未分组的无线频谱通信。

③终端激活ChGroupIndex信道组所对应的所有信道，在激活的新的可用信道上进行跳频传输。

Size(bytes)	1	3(Option)	1
				NewChannelReqPayload	ChGroupIndex	Freq(RFU)	DrRange

2-1、下面详细说明在FDD模式下，采用OTAA方式的命令修改作业流程：

OTAA方式下的终端在注册之前，所有的信道信息都已经存储在终端上，其中，125KHz带宽的频谱中所有上行缺省信道默认都是激活状态，非缺省信道都是抑制状态；250KHz带宽和500KHz带宽频谱的所有上行信道都默认为是缺省信道，都处于激活状态。

Step c1：终端能够存储上述划分好的频谱表格信息。125KHz带宽的频谱信道有10组上行信道，每组固定一个缺省信道共有10个缺省信道；250KHz带宽和500KHz带宽频谱共有4+2＝6个缺省信道，终端在初始接入前10+6＝16个上行缺省信道的频点处于激活状态。终端在注册时，能够在16个上行缺省信道中通过JoinRequst命令进行多次跳频尝试接入；

Step c2:如果网关或网络服务器在某个上行缺省信道上成功接收到终端发送的信号，则网关或网络服务器把终端当前可用的信道组所对应的信道组索引号通过包含ChGroupIndex参数的JoinAccept命令在对应的下行信道组中的可用信道上发送给终端；

Step c3：在预定义的等待时间窗中，如果终端在下行信道中能收到网关或网络服务器反馈的信号，则代表成功接入网关或网络服务器；终端激活接收到的信道组索引号对应的信道组中的所有上行信道作为可用信道，在可用信道中进行跳频传输；

Step c4：如果在数据传输过程中，网关或网络服务器检测到当前终端所在的信道质量变坏，则网关或网络服务器修改信道并发送包含新的ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令在对应的下行信道组中的可用信道上通知本组内所连接的终端信道修改信息；

Step c5：终端在下行信道中收到网关或网络服务器发送的信道修改信息NewChannelReq MAC命令之后，会在修改之后的上行信道中回复网关或网络服务器NewChannelAns MAC命令，反馈给网关或网络服务器。同时如果修改信道成功，终端会在新的可用信道上进行跳频传输数据；

Step c6：如果在数据传输过程中，终端突然断网或者退网，那么所有的上行非缺省信道变为抑制状态，缺省信道为激活状态，当终端要重新注册时，要重新在10+6＝16个上行缺省信道中进行多次跳频发送信号进行接入。

2-2、下面详细说明在FDD模式下，采用ABP方式的命令修改作业流程：

ABP方式下，个性化激活后网关或网络服务器和终端会建立初始连接。

Step d1：ABP终端激活后，网关或网络服务器会把上行可用信道通过NewChannelReq MAC命令在下行信道上通知终端可用信道的信道组索引号；

Step d2:如果终端在下行信道中接收到网关或网络服务器的NewChannelReq MAC命令之后，会在可用的上行信道中反馈NewChannelAns MAC命令给网关或网络服务器，终端会激活网关或网络服务器发送的信道组索引号对应的所有上行信道，并在激活的所有信道上进行跳频传输；

Step d3：如果在数据传输过程中，网关或网络服务器检测到当前终端所在的信道质量变坏，则网关或网络服务器修改信道并发送包含新的ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令在下行信道上通知本组内所连接的终端信道修改信息；

Step d4：终端在下行信道上收到网关或网络服务器发送的信道修改信息NewChannelReq MAC命令之后会在修改之后的上行信道上回复网关或网络服务器NewChannelAns MAC命令，反馈给网关或网络服务器。同时如果修改信道成功，终端会在新的可用上行信道上进行跳频传输数据；

Step d5：如果在数据传输过程中，终端突然断网或者退网，那么当终端要重新注册时，要重新进行个性化激活，网关或网络服务器收到终端重新个性化激活后，会重新通过NewChannelReq MAC命令发送上行信道给终端，后续步骤同上。

实施例3：不改变原有MAC命令的长度，仅调整原有命令的内部结构

①修改JoinAccept MAC命令参数

增加的ChGroupIndex参数，指示可用的上行信道组索引号，ChState参数域表示本组信道内每个信道的可用状态，如下面的信道状态表所示，对应比特位设置为1说明相应的信道可以用于上行传输，如果设置为0则说明避免使用相应的信道。

Bit#	Usablechannels
		0	Channel1
1	Channel2
		..	..
7	Channel8

终端收到JoinAccept MAC命令之后，会激活信道组索引号对应的信道组内的可用信道作为上行传输信道，终端会在激活的可用信道之间进行跳频传输。

②修改NewChannelReq MAC命令参数：

NewChannelReq MAC命令由网关或网络服务器发起：

修改ChGroupIndex为信道组的索引号；ChState参数域表示本组信道内每个信道的可用状态，如上面的信道状态表所示，对应比特位设置为1说明相应的信道可以用于上行传输，如果设置为0则说明避免使用相应的信道。剩余的字节数设为可选字节，或者可以设为预留字节；

终端收到NewChannelReq MAC后会激活ChGroupIndex信道组所对应本组内的可用信道，在激活的新的可用信道上进行跳频传输。

网关或网络服务器与终端的交互流程与实施例1类似，这里不再重复赘述。

实施例4：新增MAC命令用来指示信道组索引号：

新增信道组指示索引号Channel IndexReq MAC命令参数：

信道状态表如下：

Bit#	Usablechannels
		0	Channel1
1	Channel2
		..	..
7	Channel8

Channel IndexReq MAC命令是由网关或网络服务器发起，ChGroupIndex参数指示可用的信道组索引号，ChState参数域表示ChGroupIndex参数指示的信道组内每个信道的可用状态，如上面的信道状态表所示，对应比特位设置为1说明相应的信道可以用于命令传输，如果设置为0则说明避免使用相应的信道。

终端收到Channel IndexReq MAC命令之后，会激活信道组索引号对应的信道组内的可用信道作为上行传输信道，可选的，并给网关或网络服务器回复一个ChannelIndexAns命令，通知网关或网络服务器信道设置OK。终端会在激活的可用信道之间进行跳频传输。

Channel IndexAns MAC命令，用于终端对网络服务器发送的所述ChannelIndexReq MAC命令的回复，通知网络服务器信道设置状况。Channel IndexAns MAC命令可以为仅包含指示信息的空负载。

Channel IndexReq MAC命令可以随着JoinAccept命令或其他MAC命令一同发送给终端，也可以单独发送给终端，网关或网络服务器与终端的交互流程与实施例1类似，这里不再重复赘述。

以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (10)

1.一种LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，新增ChGroupIndex参数，所述ChGroupIndex参数指示可用的信道组索引号；网关或网络服务器发送包含所述ChGroupIndex参数的MAC命令消息给终端，终端收到包含所述ChGroupIndex参数的消息之后，激活所述参数指示的信道组索引号所对应的信道组内的所有可用信道，在激活的可用信道之间进行跳频传输信号。

2.根据权利要求1所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，保持原有MAC命令的长度，使用原有MAC命令参数中的可选字节域增加所述ChGroupIndex参数。

3.根据权利要求2所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，在同意连接JoinAccept MAC命令参数的可选字节域上增加一个ChGroupIndex参数，并对应修改创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令参数的信道索引ChIndex域为ChGroupIndex信道组索引号。

4.根据权利要求3所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，在同意连接JoinAccept MAC命令参数的可选字节域上增加一个信道状态ChState参数，所述ChState参数表示所述ChGroupIndex参数指示的信道组内每个信道的可用状态。

5.根据权利要求3所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，ABP方式下的命令优化流程包括如下步骤：

Step 1：终端和网关或网络服务器均存储频谱分组划分表格信息；

Step 2：ABP终端注册入网，进行个性化激活，激活后，网关或网络服务器通过创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令通知终端可用信道的信道组索引号；

Step 3:终端接收到网关或网络服务器发送的所述NewChannelReq MAC命令后，反馈创建或修改信道应答NewChannelAns MAC命令给网关或网络服务器，终端激活网关或网络服务器发送的信道组索引号对应的所有可用信道，并在激活的所有信道上进行跳频传输；

Step 4：如果在数据传输过程中，网关或网络服务器检测到当前终端所使用的信道组质量变坏，则网关或网络服务器修改信道并发送包含新的ChGroupIndex参数的创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令给本组信道上通信的所有或部分终端，通知其信道修改信息；

Step 5：终端收到网关或网络服务器发送的创建或修改信道请求NewChannelReq MAC命令后，发送创建或修改信道应答NewChannelAns MAC命令反馈给网关或网络服务器；同时终端根据接收到包含新的ChGroupIndex参数的NewChannelReq MAC命令修改信道，并在新的可用信道上进行跳频传输数据；

Step 6：如果在数据传输过程中，终端突然断网或者退网，注册及激活失效。

6.根据权利要求1所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，新增MAC命令，用于指示可用的信道组索引号或/和可用的信道，所述新增MAC命令包括所述ChGroupIndex参数。

7.根据权利要求6所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，新增MAC命令为信道组索引请求Channel IndexReq MAC命令，所述信道组索引请求Channel IndexReq MAC命令还包括信道状态ChState参数，所述ChState参数表示所述ChGroupIndex参数指示的信道组内每个信道的可用状态。

8.根据权利要求7所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，网关或网络服务器把所述Channel IndexReq MAC命令随着同意连接JoinAccept MAC命令一同发送给终端，或者单独把所述Channel IndexReq MAC命令发送给终端。

9.根据权利要求7所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，新增信道组索引应答Channel IndexAns MAC命令，用于终端对网关或网络服务器发送的所述ChannelIndexReq MAC命令的回复，通知网关或网络服务器信道设置状况。

10.根据权利要求1至9任一所述的LoRa无线通信命令的优化方法，其特征在于，根据基带芯片的结构把整个或者部分频谱划分成不同的信道组，每个信道组包括N个连续的信道，每个信道组确定一个信道为本组的缺省信道，终端设备在至少一组信道内收发信号。