CN108307515A - 一种基于消息类型的LoRa通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于消息类型的LoRa通信方法，包括如下步骤：步骤A，设定业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级对应关系表；步骤B，在接入请求命令中增加消息优先等级域；在同意连接命令中增加指示信道状态域；增加信道更新命令；步骤C，网络服务器检测每个信道的能量/干扰等级；步骤D，所述终端根据要发送的消息优先等级在对应的信道或信道组上进行初始接入；步骤E，终端接入后，网络服务器根据当前信道的能量/干扰等级检测结果，和/或终端接入请求命令中的消息优先等级和/或消息负载量，为所述终端分配上行信道或信道组；并指示上行信道或信道组中的可用信道。本发明既提高通信可靠性又提高通信效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种LoRa通信方法，特别涉及一种基于消息类型的LoRa通信方法。
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，新型的LPWAN网络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可解决带宽浪费问题。通过LoRa调制其速率为从300bps到5kbps(125kHz带宽)。
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。
SX1301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节点提供健壮的星型基站。图1是SX1301的结构图，它是由2个MCU和ASIC(ApplicationSpecificIntegrated Circuit，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。
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。另外，规定每组八个信道中至少有一个缺省信道，用于终端初始接入时的专用信道。
基于芯片SX1301设计的LoRa模组具有相同的功能，一个普通的LoRa模组包含一个SX1301芯片，一个LoRa模组支持一组信道，网关设计时搭载了几个模组就支持几组信道，比如一个普通的网关若搭载了两个模组，那么这个网关就支持两组信道组，网关可以两个模组同时用，即在两组信道组上收发数据，也可以使用其中的一个模组，另外一个模组处于备用状态，即只在一组信道组上收发数据。
目前在LoRa无线通信中，基站与终端之间的通信存在如下技术问题：
1、在LoRa无线通信中，在同一网关覆盖下的所有类型的终端或者所有类型的消息都可能接入到同一个网关下，所有类型的终端或者所有类型的消息都可能会使用同一组信道组中的信道。如果高优先级消息/紧急消息(比如，烟感终端发出的紧急消息)和低优先级消息/非紧急消息(比如，水表/电表发送的非紧急消息)在使用相同的信道组中的信道时，可能会由于非紧急消息占用的资源比较多，导致紧急消息长时间发送不成功，从而造成LoRa无线通信性能下降或可靠性得不到保证。
2、在LoRa无线通信中，不同的消息可能负载大小不一样，LoRa消息负载最小时50bytes，最大是230bytes，负载大小不同，发送消息时占用的信道时间就会不一样，如果在同一组信道组中大负载的消息数量比较多，占用信道组中的信道时间比较长，导致一些小负载的消息长时间发送数据不成功，从而造成通信性能或通信可靠性的下降。
3、现有LoRaWAN协议中没有定义消息类型(紧急消息或非紧急消息等)或消息优先等级的参数，需要进一步优化LoRaWAN协议内容。
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在既提高通信可靠性又提高通信效率的基于消息类型的LoRa通信方法。
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：
一种基于消息类型的LoRa通信方法，包括如下步骤：
步骤A，根据终端的业务/消息类型设定业务/消息优先等级，根据信道的能量值/干扰值设定信道的能量/干扰等级；设定业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表；
步骤B，对LoRaWAN协议中的MAC命令进行优化：
步骤B-1，在接入请求Join Request MAC命令中增加消息优先等级域；用于指示终端发送的业务/消息优先等级；
步骤B-2，在同意连接Join Accept MAC命令中增加指示信道状态域，用于指示每个信道的能量/干扰等级；
步骤B-3，增加信道更新UpdateChState MAC命令，用于更新每个信道的信道状态；
步骤C，网络服务器检测每个信道的能量/干扰等级；
步骤D，终端初始接入时，依照不同优先等级的业务/消息配置不同的接入信道或接入信道组原则，所述终端根据要发送的消息优先等级在对应的信道或信道组上进行初始接入；
步骤E，终端接入后，网络服务器根据当前信道的能量/干扰等级检测结果，和/或终端接入请求命令中的消息优先等级和/或消息负载量，为所述终端分配上行信道或信道组；并根据业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，分配并指示上行信道或信道组中的可用信道；所述终端使用分配的上行可用信道向所述网络服务器发送上行消息；所述网络服务器在相应的下行信道上向所述终端发送下行消息，且下行数据速率与最近一次接收到的上行消息的数据速率相同。
进一步地，所述步骤B-1中，所述消息优先等级域，占用MAC头命令中至少两个预留比特位，分别指示至少4个消息优先等级。
进一步地，所述步骤B-2中，所述信道状态域，占用同意连接Join Accept MAC命令中的至少4个字节的可选域长度，分别指示每个信道上的能量/干扰等级，每个信道都对应多个不同的能量/干扰等级。
进一步地，所述步骤B-3中，所述信道更新UpdateChState MAC命令包括信道状态指示域和消息优先级等级域，其中信道状态域至少占用4个字节长度，所述消息优先级等级域占用1个字节长度。
进一步地，所述步骤E中，当所述网络服务器接收到的所述终端接入请求JoinRequest MAC命令中的消息优先等级是较高优先级时，所述网络服务器分配给所述终端更多的上行信道或更多组的上行信道组，其中所述信道组的索引号在同意连接Join-AcceptMAC命令中指示。
进一步地，若所述网络服务器分配至少两组上行信道组给所述终端时，所述网络服务器在同意连接Join-Accept MAC命令中指示信道组使用顺序；当满足下列条件中的至少一个时，所述终端按照信道组使用顺序切换至新的信道组：
a)所述信道组上的终端数量超过预定义的终端数量门限值；
b)所述信道组上的信道资源占用率超过预定义的资源占用率门限值；
c)所述信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值，高于预定义的能量门限值；
d)所述信道组上检测到接收信号的信噪比SNR值或者其平均值，低于预定义的SNR门限值。
进一步地，所述步骤D中，给业务/消息优先等级不同的终端配置不同的缺省信道或不同数量的缺省信道，且业务/消息优先等级较高的终端优先在配置的缺省信道上跳频接入网络；或者，给业务/消息优先等级不同的终端配置不同的初始接入信道或者不同数量的初始接入信道，且业务/消息优先等级较高的终端优先在配置的初始接入信道上跳频接入网络。
进一步地，所述步骤E中，网络服务器向终端发送下行消息时，下行消息中包含以下参数中的一个或多个参数：所述信道组上接收信号的能量值、所述信道组上接收信号的SNR值、所述信道组的资源占用率比值以及所述信道组上通信终端数量；当终端接收到的下行信息中的参数，满足至少一个下列条件时，终端根据要发送消息的优先等级或者根据要发送消息的负载大小设定消息的重传次数，优先等级较低或者负载较大的消息减少重传次数，并在对应的可用信道上传输上行消息：
a)所述信道组上的通信终端的数量超过预定义的门限值；
b)所述信道组上的资源占用率超过预定义的门限值；
c)所述信道组上的接收信号能量值或其平均值高于预定义的门限值；
d)所述信道组上的接收信号的信噪比SNR值或其平均值低于预定义的门限值。
进一步地，所述步骤E中，根据终端发送消息负载量大小或业务/消息优先等级高低，网络服务器分配给终端相应的信道或信道组，当发送较大负载消息的终端和发送较小负载消息的终端共用相同的信道或信道组，或者，发送较高优先级消息的终端和发送较低优先级消息的终端共用相同的信道或者信道组时，如果下列条件满足至少一个时，则发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端占用新的或专门分配的信道组或者信道发送消息：
a)在预定的时间内，发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端在共用的信道或信道组上消息发送不成功；
b)在共用的信道或信道组上发送较大负载消息的终端数量，超过预定义的终端数量门限值；
c)在共用的信道或信道组上的较大负载消息占用的资源占用率，超过预定义的资源占用率门限值；
d)在共用的信道或信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值，高于预定义的能量门限值；
e)在共用的信道或信道组上检测到信号的信噪比SNR值或者其平均值，低于预定义的SNR门限值。
本发明具有的优点和积极效果是：根据终端的业务类型以及终端发送消息的优先等级，网络服务器分配不同数量的信道或信道组或者不同范围的信道或信道组，保证高优先等级的消息或者紧急业务类型消息的成功被接收到的概率以及通信性能的可靠性；网络服务器配置不同能量/干扰等级的信道，使终端可以在不同干扰等级的信道上跳频传输数据，保证高优先级的消息的传输可靠性以及最大化系统的通信容量；网络服务器发送信道组上的相关信息给终端，终端根据信道组上的信息状态以及要发送消息的优先级等级或消息类型(紧急消息或非紧急消息等)，来确定消息的重传次数或者重传回退机制，保证高优先级的消息或者紧急类型消息的成功被接收到的概率以及通信性能的可靠性；基于消息负载的大小在不同的条件下确定不同的重传次数或者重传回退机制，保证大负载的消息和小负载的消息有公平的被网络接入的概率，确保通信的通信性能和可靠性；基于消息负载的大小在不同的条件下配置不同数量或不同范围的信道或信道组，使得终端会在专门分配的信道组上或者会更换信道组来发送小负载消息，保证高优先级小负载消息的消息或者紧急类型消息的成功被接收到的概率以及通信性能的可靠性。
附图说明
图1是数字基带芯片SX1301的结构示意图；
图2是不同业务优先级终端的信道资源分配交互流程图；
图3是网关配置多个信道组的结构示意图。
其中图3中的D1至D6表示不同的终端占有的信道资源。
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，并配合附图详细说明如下：
请参见图1至图3，一种基于消息类型的LoRa通信方法，包括如下步骤：
步骤A，根据终端的业务/消息类型设定业务/消息优先等级，根据信道的能量值/干扰值设定信道的能量/干扰等级；设定业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表；
步骤B，对LoRaWAN协议中的MAC命令进行优化：
步骤B-1，在接入请求Join Request MAC命令中增加消息优先等级域；用于指示终端发送的业务/消息优先等级；
步骤B-2，在同意连接Join Accept MAC命令中增加指示信道状态域，用于指示每个信道的能量/干扰等级；
步骤B-3，增加信道更新UpdateChState MAC命令，用于更新每个信道的信道状态；
步骤C，网络服务器检测每个信道的能量/干扰等级；
步骤D，终端初始接入时，依照不同优先等级的业务/消息配置不同的接入信道或接入信道组原则，所述终端根据要发送的消息优先等级在对应的信道或信道组上进行初始接入；
步骤E，终端接入后，网络服务器根据当前信道的能量/干扰等级检测结果，和/或终端接入请求命令中的消息优先等级和/或消息负载量，为所述终端分配上行信道或信道组；并根据业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，分配并指示上行信道或信道组中的可用信道；所述终端使用分配的上行可用信道向所述网络服务器发送上行消息；所述网络服务器在相应的下行信道上向所述终端发送下行消息，且下行数据速率与最近一次接收到的上行消息的数据速率相同。
业务优先等级，是指终端的业务类型的优选等级，其按照业务的重要程度进行排序，可能不同的类型的终端发送不同的业务，比如，智能门锁发送的开锁业务，温湿度传感器发送的温湿度业务，烟感终端发送的烟雾检测业务等等，在这些不同的终端业务中可能烟感业务的优先等级高于智能门锁业务的优先等级，智能门锁业务的优先等级高于温湿度检测业务的优先等级。
消息优先等级，是指终端发送的消息类型的优选等级，其按照消息的紧急程度进行排序，比如烟感消息有普通的数据检测结果上报，当有超过阈值的检测结果时烟感终端需要紧急上报，紧急消息的时延小，可靠性要求高，丢包率要求低，则这时紧急上报的消息就是优先级最高的消息。
信道的能量值是指在对应信道上检测到的信号能量或信号功率强度的值。
信道的干扰值是指在对应信道上接收到的信号的信噪比SNR(Signal NoiseRatio)的值。
网络服务器包括LoRa网关以及上一层的服务器。
其中步骤A，根据终端的业务/消息类型设定业务/消息优先等级，根据信道的能量值/干扰值设定信道的能量/干扰等级；设定业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，其具体步骤详细说明如下：
根据终端的业务类型设定业务优先等级，根据终端发送的消息类型设定消息优先等级，优先等级用Priority 1、Priority 2、Priority 3等表示，其中Priority 1比Priority 2优先等级高；Priority 2比Priority 3优先等级高，以此类推，Priority N比Priority N+1优先等级高。两个以上的消息的优先等级进行对比，N值比较小的消息优先等级比较较高。请参见表1(业务类型优先级等级表)和表2(消息的优先级等级表)。
表1：业务类型优先级等级表
表2：消息的优先级等级表
| 消息类型 | 优先级等级 | 时延要求 | 丢包率 |
| 紧急消息1 | Priority 1 | 300ms | 0.05 |
| 紧急消息2 | Priority 2 | 800ms | 0.08 |
| 非紧急消息1 | Priority 3 | 1s | 0.1 |
| 非紧急消息2 | Priority 4 | 3s | 0.15 |
| ...... | ...... | ...... | ...... |
可以将业务优先等级和消息优先等级，通过行列式计算，综合为一种优先等级。
根据信道的能量值，设定信道的能量等级，信道上的能量等级，也可以根据信道上的能量的统计平均值来进行划分；可分为多个等级，比如4个等级，分别标为E-Level1-E-Level4，能量等级越高，信道可使用的概率越小，能量等级越低，信道可使用的概率越大。请参见表3(信道的能量等级表)，其中，En1,En2,En3分别代表不同的能量值阈值，满足En1<＝En2<＝En3。
表3：信道的能量等级表
| 信道的能量值 | 等级 | ||
| 小于En1 | E-level 1 | ||
| 介于En1与En2之间 | E-level 2 | ||
| 介于En2与En3之间 | E-level 3 | ||
| 大于En3 | E-level 4 | ||
| ...... | ...... | ...... | ...... |
根据信道的干扰值，设定信道的干扰等级；信道上的干扰等级，也可以根据信道上的SNR的统计平均值来进行划分，可分为4个等级，分别标为E-Level1-E-Level4，干扰等级越高，信道可使用的概率越小，干扰等级越低，信道可使用的概率越大，其中E-Level 1的等级最低，以此类推，E-Level 4的等级最高。请参见表4(信道的干扰等级表)，其中，Snr1,Snr2,Snr3分别代表不同的信噪比SNR值阈值，满足Snr1>＝Snr2>＝Snr3。
表4：信道的干扰等级表
| 信道的干扰值 | 等级 | ||
| 大于Snr1 | E-level 1 | ||
| 介于Snr1与Snr2之间 | E-level 2 | ||
| 介于Snr2与Snr3之间 | E-level 3 | ||
| 小于Snr3 | E-level 4 | ||
| ...... | ...... | ...... | ...... |
网络通过UpdateChState MAC命令把每个信道的信道状态，即信道的能量/干扰等级信息发送给终端。每个信道对应对应不同的能量/干扰等级，请参见表5。
表5：每个信道对应对应不同的能量/干扰等级
| 信道索引 | 信道能量等级 |
| Channel 1 | E-Level 1-Level 4 |
| Channel 2 | E-Level 1-Level 4 |
| Channel 3 | E-Level 1-Level 4 |
| Channel 4 | E-Level 1-Level 4 |
| Channel 5 | E-Level 1-Level 4 |
| Channel 6 | E-Level 1-Level 4 |
| Channel 7 | E-Level 1-Level 4 |
| Channel 8 | E-Level 1-Level 4 |
设定业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，可分别设定业务优先等级和信道能量等级的对应关系表、消息优先等级和信道能量等级的对应关系表、业务优先等级和信道干扰等级的对应关系表、消息优先等级和信道干扰等级的对应关系表。其中，0代表能量等级或干扰等级下，此优先等级的消息或业务不能传输；1代表可以传输。
请分别参见表6-表9。
表6：业务优先等级和信道能量等级的对应关系表
表7：消息优先等级和信道能量等级的对应关系表
表8：业务优先等级和信道干扰等级的对应关系表
| 业务优先级等级/干扰等级 | E-level 1 | E-level 2 | E-level 3 | E-level 4 |
| Priority 1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Priority 2 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Priority 3 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Priority 4 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
表9：消息优先等级和信道干扰等级的对应关系表
| 业务优先级等级/干扰等级 | E-level 1 | E-level 2 | E-level 3 | E-level 4 |
| Priority 1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Priority 2 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Priority 3 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
最后，根据信道的能量/干扰等级匹配扩频因子及数据速率，再根据业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，得出不同业务/消息优先等级可对应的信道能量等级、扩频因子及数据速率的关系表，请参见表10。
表10：业务/消息优先等级、信道能量等级、扩频因子及数据速率的关系表
步骤B中，对LoRaWAN协议中的MAC命令进行优化的详细步骤进一步说明如下：
在LoRaWAN协议中的接入请求Join Request MAC命令中新增指示消息的优先级等级域：
| Bit# | 7..5 | 4..3 | 2 | 1..0 |
| MHDR bits | MType | Priority | RFU | Major |
所述消息优先等级域，可占用MAC头命令中至少两个预留比特位，可分别指示至少4个消息优先等级。每个终端可用接入请求Join Request MAC头命令的消息优先等级域，指示自己要发送数据的业务等级/消息优先等级。
在Join Accept MAC信令中新增指示信道状态域：
所述信道状态域，可占用同意连接Join Accept MAC命令中的至少4个字节的可选域长度，可分别指示每个信道上的能量/干扰等级，每个信道都对应多个不同的能量/干扰等级。
在Join Accept MAC命令中新增信道状态指示域，用于指示每个信道上的能量/干扰等级(和每个业务的优先级等级相关)，如果信道上的能量/干扰等级对应为1，则表示该信道可用。信道状态指示域ChState中每个信道与能量/干扰等级的对应关系，请参考表11。
表11：信道状态指示域ChState中每个信道与能量/干扰等级的对应关系表
| Channel/E-Level | E-Level 1 | E-Level 2 | E-Level 3 | E-Level 4 |
| Channel 1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Channel 2 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Channel 3 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Channel 4 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Channel 5 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Channel 6 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Channel 7 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
| Channel 8 | 0/1 | 0/1 | 0/1 | 0/1 |
在LoRaWAN协议中新增UpdateChState MAC命令，可用于更新每个信道的信道状态信息：
| Size(bytes) | 4 | 1 |
| UpdateChState Payload | ChState | Priority |
所述信道更新UpdateChState MAC命令，可包括信道状态指示域和消息优先等级域，其中信道状态域可至少占用4个字节长度，所述消息优先等级域可占用1个字节长度。基站发送信道状态信息UpdateChState MAC命令给不同优先级的终端，终端根据接收到信道更新信息选择相应的信道发送当前上行帧数据。
进一步地，所述步骤E中，当所述网络服务器接收到的所述终端接入请求JoinRequest MAC命令中的消息优先等级是较高优先级时，所述网络服务器可分配给所述终端更多的上行信道或更多组的上行信道组，其中所述信道组的索引号可在同意连接Join-Accept MAC命令中指示。优先等级用Priority 1、Priority 2、Priority 3等表示，其中Priority 1比Priority 2优先等级高；Priority 2比Priority 3优先等级高，以此类推。将两个以上的消息的优先等级进行对比，消息优先等级为较高优先级时，所述网络服务器可分配给发送该消息的终端更多的上行信道或更多组的上行信道组。
进一步地，若所述网络服务器分配至少两组上行信道组给所述终端时，所述网络服务器可在同意连接Join-Accept MAC命令中指示信道组使用顺序；当满足下列条件中的至少一个时，所述终端可按照信道组使用顺序切换至新的信道组：
a)所述信道组上的终端数量超过预定义的终端数量门限值；
b)所述信道组上的信道资源占用率超过预定义的资源占用率门限值；
c)所述信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值，高于预定义的能量门限值
d)所述信道组上检测到接收信号的信噪比SNR值或者其平均值，低于预定义的SNR
门限值。
进一步地，所述步骤D中，可给业务/消息优先等级不同的终端配置不同的缺省信道或不同数量的缺省信道，且业务/消息优先等级较高的终端可优先在配置的缺省信道上跳频接入网络；或者，可给业务/消息优先等级不同的终端配置不同的初始接入信道或者不同数量的初始接入信道，且业务/消息优先等级较高的终端可优先在配置的初始接入信道上跳频接入网络。
进一步地，所述步骤E中，网络服务器向终端发送下行消息时，下行消息中可包含以下参数中的一个或多个参数：所述信道组上接收信号的能量值、所述信道组上接收信号的SNR值、所述信道组的资源占用率比值以及所述信道组上通信终端数量；当终端接收到的下行信息中的参数，满足至少一个下列条件时，终端可根据要发送消息的优先等级或者可根据要发送消息的负载大小设定消息的重传次数，优先等级较低或者负载较大的消息可减少重传次数，并可在对应的可用信道上传输上行消息：两个以上的消息的负载等级进行对比，
a)所述信道组上的通信终端的数量超过预定义的门限值；
b)所述信道组上的资源占用率超过预定义的门限值；
c)所述信道组上的接收信号能量值或其平均值高于预定义的能量门限值；
d)所述信道组上的接收信号的信噪比SNR值或其平均值低于预定义的门限值。
进一步地，所述步骤E中，还可根据终端发送消息负载量大小或业务/消息优先等级高低，网络服务器分配给终端相应的信道或信道组，当发送较大负载消息的终端和发送较小负载消息的终端共用相同的信道或信道组，或者，发送较高优先级消息的终端和发送较低优先级消息的终端共用相同的信道或者信道组时，如果下列条件满足至少一个时，则发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端可占用新的或专门分配的信道组或者信道发送消息：
a)在预定的时间内，发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端在共用的信道或信道组上消息发送不成功；
b)在共用的信道或信道组上发送较大负载消息的终端数量，超过预定义的终端数量门限值；
c)在共用的信道或信道组上的较大负载消息占用的资源占用率，超过预定义的资源占用率门限值；
d)在共用的信道或信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值，高于预定义的能量门限值；
e)在共用的信道或信道组上检测到信号的信噪比SNR值或者其平均值，低于预定义的SNR门限值。
下面结合网关配置不同数量的SX1301模组来进一步说明。
当LoRa网关只配置一个SX1301模组时，可采用以下信道的分配方法：
上行信道分配机制：网络服务器可根据终端指示的业务优先级等级以及网络服务器存储的业务优先等级和信道能量/干扰等级的对应关系表，分配不同的能量/干扰等级的信道给终端做为上行数据发送的可用信道，可参见表12(不同优先级的业务对应不同的接入信道表)所举示例。其中，能量/干扰等级越高表明信道的可用概率越小，相反，能量/干扰等级越低表明信道的可用概率越大。
终端初始接入时，依照不同优先等级的业务/消息配置不同的接入信道原则，所述终端根据要发送的消息优先等级在对应的信道上进行初始接入。
终端接入后，网络服务器根据当前信道的能量/干扰等级检测结果，和/或终端接入请求命令中的消息优先等级和/或消息负载量，为所述终端分配上行信道；并根据业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，分配并指示可用的上行信道；所述终端使用分配的上行可用信道向所述网络服务器发送上行消息；所述网络服务器在相应的下行信道上向所述终端发送下行消息，且下行数据速率与最近一次接收到的上行消息的数据速率相同。
表12：不同优先级的业务对应不同的接入信道表(上下行信道相同，TDD方式)
可采用TDD模式，下行信道分配机制，使用与上行相同的信道以及相同的数据速率发送下行数据包。另外，下行发送时考虑优先级队列管理机制，高优先级的优先发送，低优先级的业务包要等高优先级的业务发送完成之后才能发送。
其信道的数据速率DR/扩频因子SF，可参照表10(业务/消息优先等级、信道能量等级、扩频因子及数据速率的关系表)所举示例设置。同一业务优先等级的终端，接入不同能量/干扰等级信道，所选择的扩频因子或数据速率不一样，能量/干扰等级越低的信道，扩频因子越小，即数据速率越大；相反，能量/干扰等级越高的信道，扩频因子越大，即数据速率越小；不同业务优先级下，相同能量/干扰等级的信道，使用的扩频因子和数据速率一样。
网络服务器(包括网关)与终端之间的数据业务交互流程具体说明如下：
在网络服务器(包括网关)与终端之间通信之前，每个终端需要存储表10(业务/消息优先等级、信道能量等级、扩频因子及数据速率的关系表)以及表12(不同优先级的业务对应不同的接入信道表)两个表格中的优先级信息。网关GW需要存储表5：每个信道对应对应不同的能量/干扰等级，服务器NS侧需要存储表7-表9(业务/消息优先等级和信道能量/干扰等级的对应关系表)。
步骤1：终端在初始接入时，判断要发送的业务数据包的优先级等级，并在JoinRequest MAC命令中的MAC头消息中携带优先级指示信息，同时根据优先级等级在对应的初始接入信道上发送Join Request MAC命令进行跳频接入。
步骤2：网络服务器接收到终端发送的接入请求MAC命令后，会根据MAC命令中携带的优先级指示信息得到终端发送的业务优先等级，网络服务器会根据业务优先等级，将对应的每个信道的可用状态以及信道能量/干扰等级信息，携带在Join Accept MAC命令中发送给终端，其中网络服务器所使用的下行信道与接收到上行帧的信道相同。
步骤3：终端收到网络服务器发送的Join Accept MAC命令之后，会在网络服务器分配的信道上进行数据包的发送。其中，终端会在网络服务器分配的的信道中选择能量/干扰等级最低的信道跳频发送数据，如果终端在能量/干扰等级最低的信道上没有收到网络回复的下行帧数据，则终端会在能量/干扰等级次低的信道上跳频发送数据，以此类推，如果终端依次在每个信道上发送数据后都没有收到网络的反馈信息，则终端会重新在分配的信道上进行随机跳频传输数据，直到收到网络反馈的下行帧数据或者达到最大传输次数为止。
步骤4：网络服务器统计每个信道上的能量/干扰等级，并把统计信道信息在UpdateChState MAC命令中指示，携带在下行消息中发送给终端或者同一优先级等级的一组终端。
步骤5：终端会根据接收到的网络发送的UpdateChState MAC命令在更新后的信道上发送当前的上行帧数据。
当LoRa网关配置多个SX1301模组时，传播方式为组播，基站与优先级相同的一组终端一对多地传输数据。如图3所示基站搭载多个SX1301模组，每个搭载的SX1301模组支持一组信道，终端可以在多个信道组之间选择信道资源。
终端在发送消息请求接入网络时，就可以以显式或隐式的方式通知网关或网络服务器消息的业务类型或者消息优先等级(紧急消息或者非紧急消息)。终端可以在接入请求Join Request消息中通过扩展命令长度来显示的指示，也可以通过隐式的方式指示，目的就是通知网络服务器此时消息的优先等级或者消息的业务类型。
终端初始接入时，依照不同优先等级的业务/消息配置不同的接入信道组原则，所述终端根据要发送的消息优先等级在对应的信道组上进行初始接入。
终端接入后，网络服务器根据当前信道的能量/干扰等级检测结果，和/或终端接入请求命令中的消息优先等级和/或消息负载量，为所述终端分配信道组；并根据业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，分配并指示信道组中的可用信道；所述终端使用分配的上行可用信道向所述网络服务器发送上行消息；所述网络服务器在相应的下行信道上向所述终端发送下行消息，且下行数据速率与最近一次接收到的上行消息的数据速率相同。
网络服务器根据接收到的终端发送的消息的业务类型或者消息优先等级，给终端分配不同的可用信道组数量或者可用信道组范围。当网关或网络服务器检测到是高优先级的消息或者紧急类型的消息时，网关或网络服务器会分配更多的可用信道组给终端，可用信道组的索引号可以在同意连接Join-Accept MAC消息中携带多个信道组索引号给终端。
网络服务器分配两组以上的可用信道组给某一终端时，网络服务器可在同意连接Join-Accept MAC命令中指示信道组使用顺序，网络服务器可以规定或指示先使用的信道组索或者信道组使用顺序；当满足至少一个下列条件时，发送高优先级消息的终端按照信道组使用顺序来更换新的信道组：
a、信道组上连接的终端数量太多，超过预定义的终端数量门限值；
b、信道组上的资源占用率太高，超过预定义的资源占用率门限值；
c、信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值太低，高于预定义的能量门限值；
d、信道组上检测到信号的信噪比SNR值或者其平均值太低，低于预定义的SNR门限值。
网络服务器在分配信道时，还可给业务/消息优先等级不同的终端分配不同的缺省信道或不同数量的缺省信道，且业务/消息优先等级较高的终端可优先在缺省信道上跳频接入网络。在初始接入时，为了发送较高优先级消息的终端能快速有效的接入到网络，网络服务器在配置信道时，可以给发送不同优先等级消息的终端配置不同的缺省信道或不同数量的缺省信道，优先级较高的终端设备可以在更多的缺省信道上跳频接入网络，而优先级较低的终端设备在正常的缺省信道上跳频接入信道。
网络服务器向终端发送下行消息时，下行消息中可包含以下参数中的一个或多个参数：每组信道组的能量值、每组信道组的SNR值、每组信道的资源占用率比值以及每组信道上连接的终端数量；终端可根据收到的下行消息中的参数以及要发送消息的优先等级，在可用信道中可选择接入的信道。网络服务器周期性的发送或者每次发送下行消息时会携带每组信道组上的能量值或者SNR值或者每组信道的资源占用率比值或者每组信道上连接的终端数值等信息中的一个或多个，终端会根据收到的值以及要发送消息的优先级，确定使用哪一组信道。比如，当终端接收到网络服务器发送的消息指示的信道组1上连接的终端数量为a1，信道组2上连接的终端数量为a2，信道组3上连接的终端数量为a3，其中满足a1>a2>a3，并且终端的将要发送的消息的优先级比较高，那么为了确保此时发送的高优先级消息的可靠性，终端会选择连接终端数量最少的信道组进行上行消息的发送。同样，根据上述其他条件的判断规则类似，可以是上述条件中的一种或多种同时进行判断。
网络服务器可以根据终端在接入时发送的消息优先等级指示信息，把环境最好的信道组索引号给终端消息在同意连接消息里携带，终端消息接收到网络服务器发送的同意连接消息后，会在接收到下行里面指示的可用信道或信道组上传输数据。
终端还可根据收到的下行消息中的参数以及要发送消息的优先等级，可设定消息的重传次数或者消息的最大重传次数。
网络服务器周期性的发送或者每次发送下行消息时会携带每组信道组上的能量值或者SNR值或者每组信道的资源占用率比值或者每组信道上连接的终端数值等信息中的一个或多个，终端会根据收到的值以及要发送消息的优先级，确定消息的重传次数或者消息的最大重传次数，不同的优先级消息可以调整到不同的重传次数或最大重传次数，或者不同优先级的消息根据不同上述条件中的不同等级调整不同的重传次数或最大重传次数，比如当终端接收到的消息中满足下列条件中的至少一个时：终端会根据要发送消息的优先级等级来确定重传次数或最大重传次数，可参见表12：不同优先级的业务对应不同的接入信道表(上下行信道相同，TDD方式)中所列举的最大重传次数。可根据终端的业务类型，以及消息的优先等级，设定消息的重传次数或者消息的最大重传次数。
当终端接收到的下行信息中的参数，满足至少一个下列条件时，终端可根据要发送消息的优先等级或者根据要发送消息的负载大小设定消息的重传次数，优先等级较低或者负载较大的消息可减少重传次数，并在对应的可用信道上传输上行消息：
a)信道组上的连接终端的数量超过预定义的门限值；
b)信道组上的资源占用率超过预定义的门限值；
c)信道组上的信号能量值或其平均值超过预定义的门限值；
d)信道组上的信号的信噪比SNR值或其平均值低于预定义的门限值。
网络服务器向终端发送下行消息时，下行消息中可包含以下参数中的一个或多个参数：信道组上的连接终端数量、信道组上的资源占用率、信道组上的信号能量值或平均值以及信道组上的信号的信噪比SNR值或其平均值；网络服务器把信道组上的连接终端数量，信道组上的资源占用率，信道组上的信号能量值或平均值，信道组上的信号的信噪比SNR值或其平均值等以上信息中的一种或多种信息下发给终端设备，大负载的终端为了保证能让小负载的终端也有成功接入网络的机会，会减少重传次数或者减少最大重传次数。
当终端接收到的下行信息中的参数，满足至少一个下列条件时，负载比较大的终端可减少重传次数或者减少最大重传次数：
a)信道组上的连接终端的数量超过预定义的门限值；
b)信道组上的资源占用率超过预定义的门限值；
c)信道组上的信号能量值或其平均值超过预定义的门限值；
d)信道组上的信号的信噪比SNR值或其平均值低于预定义的门限值。
可根据终端发送消息负载量大小或业务/消息优先等级高低，网络服务器分配给终端相应的信道或信道组，当发送较大负载消息的终端和发送较小负载消息的终端共用相同的信道或信道组，或者，发送较高优先级消息的终端和发送较低优先级消息的终端共用相同的信道或者信道组时，如果下列条件满足至少一个时，则发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端可占用新的或专门分配的信道组或者信道发送消息：
a)在预定的时间内，发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端在共用的信道或信道组上消息发送不成功；
b)在共用的信道或信道组上发送较大负载消息的终端数量太高，超过预定义的终端数量门限值；
c)在共用的信道或信道组上的较大负载消息占用的资源占用率太高，超过预定义的资源占用率门限值；
d)在共用的信道或信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值太低，高于预定义的能量门限值；
e)在共用的信道或信道组上检测到信号的信噪比SNR值或者其平均值太低，低于预定义的SNR门限值。
采用上述LoRa通信方法，对应不同应用环境的几种典型实施例：
实施例1：基于信道能量/干扰等级，对不同优先级业务进行资源分配。
应用环境为：基站/网关只搭载一个SX1301，终端为各种业务传感器，其业务类型有：烟感报警、智能门锁、智能空调、温湿度传感器等，应用场合为小区、企业、机关及物业等应用场合。
基于信道能量/干扰等级，对不同优先级业务进行资源分配，根据前述的基于消息类型的LoRa通信方法中介绍的资源分配机制，可参考表1来设置不同业务类型的优先等级，比如烟感报警业务类型设为优先等级为1(Priority 1)，智能门锁业务类型设为优先等级为2(Priority 2)，智能空调业务类型设为优先等级为3(Priority 3)，温湿度传感器业务类型设为优先等级为4(Priority 4)等等。
然后参考表2，设定不同优先级的业务类型终端初始接入不同的信道；采用TDD方式时，上下行信道相同；比如：烟感报警业务类型的终端初始接入信道为8个信道，即8Channels(比如：Ch1-Ch8)；智能门锁业务类型的终端初始接入信道为6个信道，即6Channels(比如：Ch1-Ch6)；机械臂业务类型的终端初始接入信道为4个信道，即4Channels(比如：Ch1-Ch4)；智能空调业务类型的终端初始接入信道为2个信道，即2Channels(比如：Ch1-Ch2)；等等。
网络服务器侧引入信道检测机制：网络服务器会周期性的检测每个信道上的能量/干扰等级(比如：可以根据信道上的能量值/信噪比SNR的统计平均值来代替)，可将能量/干扰等级分为4个等级，分别标为E-Level1-E-Level4，请参考表3和表4，确定每个信道对应对应不同的能量/干扰等级，并进行参数设定；然后参考表5：设定每个信道对应对应不同的能量/干扰等级，由网络服务器通过UpdateChState MAC命令把每个信道的信道状态信息发送给终端，即把信道的能量/干扰等级信息发送给终端。
其次，设定业务优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，可分别设定业务优先等级和信道能量等级的对应关系表以及业务优先等级和信道干扰等级的对应关系表，其中，表中的0代表能量等级或干扰等级下，此优先等级的消息或业务不能传输；1代表可以传输。
最后，根据信道的能量/干扰等级匹配扩频因子及数据速率，再根据业务优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，设定不同业务优先等级可对应的信道能量等级、扩频因子及数据速率的关系表，可参考表10制作。
上行信道分配机制：网络服务器根据终端指示的业务优先级等级以及网络服务器侧存储的业务优先级等级和信道能量/干扰等级的对应关系表，分配不同的能量/干扰等级的信道给终端做为上行数据发送的可用信道。其中，能量/干扰等级越高表明信道的可用概率越小，相反，能量/干扰等级越低表明信道的可用概率越大。
下行信道分配机制：可采用TDD模式，使用与上行相同的信道以及相同的数据速率发送下行数据包。另外，下行发送时考虑优先级队列管理机制，高优先级的优先发送，低优先级的业务包要等高优先级的业务发送完成之后才能发送。
信道数据速率DR/扩频因子SF的选择，可参照表10：业务/消息优先等级、信道能量等级、扩频因子及数据速率的关系表，进行设定。
根据设定的数值对MAC信令优化，优化方法可如下进行：
首先，在LoRaWAN协议中的MAC头命令中新增指示消息的优先级等级域，在MAC命令中，增加优先级等级域，占用2bits，分别指示4个优先级等级，即：每个终端清楚自己要发送数据的业务等级/优先级等级。可如下表设定。
| Bit# | 7..5 | 4..3 | 2 | 1..0 |
| MHDR bits | MType | Priority | RFU | Major |
然后，在Join Accept MAC信令中新增指示信道状态域，可参照表11：信道状态指示域ChState中每个信道与能量/干扰等级的对应关系表，如下表所示在Join Accept MAC命令中新增信道状态指示域，用于指示每个信道上的能量/干扰等级(和每个业务的优先级等级相关)，如果信道上的能量/干扰等级对应为1，则表示该信道可用。
其次，在LoRaWAN协议中新增UpdateChState MAC命令，用于更新每个信道的信道状态信息。
| Size(bytes) | 4 | 1 |
| UpdateChState Payload | ChState | Priority |
这样，基站发送信道状态信息UpdateChState MAC命令给不同优先级的终端，终端根据接收到信道更新信息选择相应的信道发送当前上行帧数据。
网络服务器(包括网关)与终端之间的数据业务交互流程，请参考图2：不同业务优先级的资源分配交互流程图，具体步骤如前述。
本实施例中，根据消息的优先级或者消息的类型，网络服务器配置不同能量/干扰等级的信道给终端，终端可以在不同干扰等级的信道上跳频传输数据，保证高优先级的消息的可靠性以及最大化系统的通信容量。
实施例2：基于消息的优先等级配置不同数量或不同范围的信道或信道组。
具体应用环境为：基站/网关搭载多个SX1301模块，每个搭载的SX1301支持一组信道，终端为传感器，传感器的业务类型单一或近似，业务类型优先等级相同或接近，单传感器发出的消息引起紧急程度而分为不同的等级。为了使紧急程度比较高的消息可靠地传送至网络服务器，需要基于消息的优先等级来配置不同数量或不同范围的信道或信道组。使传送优先等级比较高的消息的终端，可以在多个信道组之间选择信道资源，如图3所示，每个搭载的SX1301支持一组信道，终端可以在多个信道组之间选择信道资源。
消息的优先级等级，按照消息的紧急程度进行排序，终端在发送消息请求接入网络服务器时，就可以以显式或隐式的方式通知网关或网络服务器消息的优先级等级(紧急消息或者非紧急消息)。终端可以在接入请求Join Request消息中通过扩展命令长度来显示的指示，也可以通过隐式的方式指示，目的就是通知网络服务器此时消息的优先级等级或者消息的类型。
网络服务器根据接收到的终端发送的消息优先等级，给终端分配不同的可用信道组数量或者可用信道组范围。当网关或网络服务器检测到是消息优先等级比较高时，网关或网络服务器会分配更多的可用信道组给终端，可用信道组的索引号可以在同意连接Join-Accept MAC消息中携带多个信道组索引号给终端。
网络服务器可以规定或指示先使用的信道组索或者信道组使用顺序，当下列条件满足至少一个时，发送高优先级消息的终端按照信道组使用顺序来更换新的信道组：
a)信道组上连接的终端数量太多，超过预定义的终端数量门限值；
b)信道组上的资源占用率太高，超过预定义的资源占用率门限值；
c)信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值太高，高于预定义的能量门限值；
d)信道组上检测到信号的信噪比SNR值或者其平均值太低，低于预定义的SNR门限值。
网络服务器向终端发送下行消息时，下行消息中可包含以下参数中的一个或多个参数：每组信道组的能量值、每组信道组的SNR值、每组信道的资源占用率比值以及每组信道上连接的终端数量；终端可根据收到的下行消息中的参数以及要发送消息的优先等级，在可用信道中可选择接入的信道。网络服务器周期性的发送或者每次发送下行消息时会携带每组信道组上的能量值或者SNR值或者每组信道的资源占用率比值或者每组信道上连接的终端数值等信息中的一个或多个，终端会根据收到的值以及要发送消息的优先级，确定使用哪一组信道。比如，当终端接收到网络服务器发送的消息指示的信道组1上连接的终端数量为a1，信道组2上连接的终端数量为a2，信道组3上连接的终端数量为a3，其中满足a1>a2>a3，并且终端的将要发送的消息的优先级比较高，那么为了确保此时发送的高优先级消息的可靠性，终端会选择连接终端数量最少的信道组进行上行消息的发送。同样，根据上述其他条件的判断规则类似，可以是上述条件中的一种或多种同时进行判断。
可选的，网络服务器可以根据终端在接入时发送的消息优先等级指示信息，把环境最好的信道组索引号给终端，并在同意连接命令里携带，终端接收到网络服务器发送的同意连接命令后，会使用接收到下行命令里面指示的可用信道或信道组上传输数据。
可选的，在终端初始接入时，为了发送比较高优先等级的高优先级消息的终端能快速有效的接入到网络，网络服务器在配置信道时，可以给不同优先级配置不同的缺省信道或不同数量的缺省信道，优先级高的终端设备可以在更多的缺省信道上跳频接入网络，而优先级低的终端设备在正常的缺省信道上跳频接入信道。
本实施例中，根据消息的优先级或者消息的类型，网络服务器分配不同数量的信道或信道组或者不同范围的信道或信道组，保证高优先级的消息或者紧急类型消息的成功被接收到的概率以及通信性能的可靠性。
实施例3：基于消息的优先级在不同条件下配置不同的重传次数。
网络服务器周期性的发送或者每次发送下行消息时会携带每组信道组上的能量值或者SNR值，或者每组信道的资源占用率比值，或者每组信道上连接的终端数值等信息中的一个或多个，终端会根据收到的值以及要发送消息的优先级，确定消息的重传次数或者消息的最大重传次数，不同的优先级消息可以调整到不同的重传次数或最大重传次数，或者不同优先级的消息根据不同上述条件中的不同等级调整不同的重传次数或最大重传次数，比如当终端接收到的消息中满足下列条件中的至少一个时：终端会根据要发送消息的优先级等级来确定重传次数或最大重传次数，可参见表12：不同优先级的业务对应不同的接入信道表(上下行信道相同，TDD方式)中所列举的最大重传次数。可根据终端的业务类型，以及消息的优先等级，设定消息的重传次数或者消息的最大重传次数。
当终端接收到的下行信息中的参数，满足至少一个下列条件时，终端可根据要发送消息的优先等级或者根据要发送消息的负载大小设定消息的重传次数，优先等级较低或者负载较大的消息可减少重传次数，并在对应的可用信道上传输上行消息：
a)信道组上的连接终端的数量超过预定义的门限值；
b)信道组上的资源占用率超过预定义的门限值；
c)信道组上的能量值或其平均值超过预定义的门限值；
d)信道组上的信号的信噪比SNR值或其平均值超过预定义的门限值。
本实施例中，根据消息的优先级或者消息的类型，网络服务器发送信道组上的相关信息给终端，终端根据信道组上的信息状态以及要发送消息的优先级等级或消息类型(紧急消息或非紧急消息等)，来确定消息的重传次数或者重传回退机制，保证高优先级的消息或者紧急类型消息的成功被接收到的概率以及通信性能的可靠性。
实施例4：基于消息负载的大小在不同的条件下配置不同数量或不同范围的信道或信道组。
根据终端发送消息负载量大小或业务/消息优先等级高低，网络服务器分配给终端相应的信道或信道组，当发送较大负载消息的终端和发送较小负载消息的终端共用相同的信道或信道组，或者，发送较高优先级消息的终端和发送较低优先级消息的终端共用相同的信道或者信道组时，如果下列条件满足至少一个时，则发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端可占用新的或专门分配的信道组或者信道发送消息：
a)在预定的时间内，发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端在共用的信道或信道组上消息发送不成功；
b)在共用的信道或信道组上发送较大负载消息的终端数量太高，超过预定义的终端数量门限值；
c)在共用的信道或信道组上的较大负载消息占用的资源占用率太高，超过预定义的资源占用率门限值；
d)在共用的信道或信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值太低，高于预定义的能量门限值；
e)在共用的信道或信道组上检测到信号的信噪比SNR值或者其平均值太低，低于预定义的SNR门限值。
本实施例中，根据消息负载大小，网络服务器分配不同数量的信道组或者不同范围的信道组，或者终端接收到的下行消息中检测到信道组上的信息满足一定条件时，终端会在专门分配的信道组上或者会更换信道组来发送小负载消息，保证高优先级的消息或者紧急类型消息的成功被接收到的概率以及通信性能的可靠性。
实施例5：基于消息负载的大小在不同的条件下确定不同的重传次数或者重传回退机制。
网络服务器向终端发送下行消息时，下行消息中可包含以下参数中的一个或多个参数：信道组上的连接终端数量、信道组上的资源占用率、信道组上的信号能量值或平均值以及信道组上的信号的信噪比SNR值或其平均值；网络服务器把信道组上的连接终端数量，信道组上的资源占用率，信道组上的信号能量值或平均值，信道组上的信号的信噪比SNR值或其平均值等以上信息中的一种或多种信息下发给终端设备，大负载的终端为了保证能让小负载的终端也有成功接入网络的机会，会减少重传次数或者减少最大重传次数。
当终端接收到的下行信息中的参数，满足至少一个下列条件时，负载比较大的终端可减少重传次数或者减少最大重传次数：
a)信道组上的连接终端的数量超过预定义的门限值；
b)信道组上的资源占用率超过预定义的门限值；
c)信道组上的信号能量值或其平均值超过预定义的门限值；
d)信道组上的信号的信噪比SNR值或其平均值低于预定义的门限值。
本实施例中，网络服务器发送信道组上的相关信息给终端，终端根据信道组上的信息状态以及要发送消息的负载大小，来确定消息的重传次数或者重传回退机制，保证大负载的消息和小负载的消息有公平的被网络接入的概率，确保通信的通信性能和可靠性。
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 (9)
1.一种基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A，根据终端的业务/消息类型设定业务/消息优先等级，根据信道的能量值/干扰值设定信道的能量/干扰等级；设定业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表；
步骤B，对LoRaWAN协议中的MAC命令进行优化：
步骤B-1，在接入请求Join Request MAC命令中增加消息优先等级域；用于指示终端发送的业务/消息优先等级；
步骤B-2，在同意连接Join Accept MAC命令中增加指示信道状态域，用于指示每个信道的能量/干扰等级；
步骤B-3，增加信道更新UpdateChState MAC命令，用于更新每个信道的信道状态；
步骤C，网络服务器检测每个信道的能量/干扰等级；
步骤D，终端初始接入时，依照不同优先等级的业务/消息配置不同的接入信道或接入信道组原则，所述终端根据要发送的消息优先等级在对应的信道或信道组上进行初始接入；
步骤E，终端接入后，网络服务器根据当前信道的能量/干扰等级检测结果，和/或终端接入请求命令中的消息优先等级和/或消息负载量，为所述终端分配上行信道或信道组；并根据业务/消息优先等级与信道的能量/干扰等级的对应关系表，分配并指示上行信道或信道组中的可用信道；所述终端使用分配的上行可用信道向所述网络服务器发送上行消息；所述网络服务器在相应的下行信道上向所述终端发送下行消息，且下行数据速率与最近一次接收到的上行消息的数据速率相同。
2.根据权利要求1所述的基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，所述步骤B-1中，所述消息优先等级域，占用MAC头命令中至少两个预留比特位，分别指示至少4个消息优先等级。
3.根据权利要求1所述的基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，所述步骤B-2中，所述信道状态域，占用同意连接Join Accept MAC命令中的至少4个字节的可选域长度，分别指示每个信道上的能量/干扰等级，每个信道都对应多个不同的能量/干扰等级。
4.根据权利要求1所述的基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，所述步骤B-3中，所述信道更新UpdateChState MAC命令包括信道状态指示域和消息优先级等级域，其中信道状态域至少占用4个字节长度，所述消息优先级等级域占用1个字节长度。
5.根据权利要求1所述的基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，所述步骤E中，当所述网络服务器接收到的所述终端接入请求Join Request MAC命令中的消息优先等级是较高优先级时，所述网络服务器分配给所述终端更多的上行信道或更多组的上行信道组，其中所述信道组的索引号在同意连接Join-Accept MAC命令中指示。
6.根据权利要求5所述的基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，若所述网络服务器分配至少两组上行信道组给所述终端时，所述网络服务器在同意连接Join-Accept MAC命令中指示信道组使用顺序；当满足下列条件中的至少一个时，所述终端按照信道组使用顺序切换至新的信道组：
a)所述信道组上的终端数量超过预定义的终端数量门限值；
b)所述信道组上的信道资源占用率超过预定义的资源占用率门限值；
c)所述信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值，高于预定义的能量门限值；
d)所述信道组上检测到接收信号的信噪比SNR值或者其平均值，低于预定义的SNR门限值。
7.根据权利要求1所述的基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，所述步骤D中，给业务/消息优先等级不同的终端配置不同的缺省信道或不同数量的缺省信道，且业务/消息优先等级较高的终端优先在配置的缺省信道上跳频接入网络；或者，给业务/消息优先等级不同的终端配置不同的初始接入信道或者不同数量的初始接入信道，且业务/消息优先等级较高的终端优先在配置的初始接入信道上跳频接入网络。
8.根据权利要求1所述的基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，所述步骤E中，网络服务器向终端发送下行消息时，下行消息中包含以下参数中的一个或多个参数：所述信道组上接收信号的能量值、所述信道组上接收信号的SNR值、所述信道组的资源占用率比值以及所述信道组上通信终端数量；当终端接收到的下行信息中的参数，满足至少一个下列条件时，终端根据要发送消息的优先等级或者根据要发送消息的负载大小设定消息的重传次数，优先等级较低或者负载较大的消息减少重传次数，并在对应的可用信道上传输上行消息：
a)所述信道组上的通信终端的数量超过预定义的门限值；
b)所述信道组上的资源占用率超过预定义的门限值；
c)所述信道组上的接收信号能量值或其平均值高于预定义的门限值；
d)所述信道组上的接收信号的信噪比SNR值或其平均值低于预定义的门限值。
9.根据权利要求1所述的基于消息类型的LoRa通信方法，其特征在于，所述步骤E中，根据终端发送消息负载量大小或业务/消息优先等级高低，网络服务器分配给终端相应的信道或信道组，当发送较大负载消息的终端和发送较小负载消息的终端共用相同的信道或信道组，或者，发送较高优先级消息的终端和发送较低优先级消息的终端共用相同的信道或者信道组时，如果下列条件满足至少一个时，则发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端占用新的或专门分配的信道组或者信道发送消息：
a)在预定的时间内，发送较小负载消息的终端或发送较高优先级消息的终端在共用的信道或信道组上消息发送不成功；
b)在共用的信道或信道组上发送较大负载消息的终端数量，超过预定义的终端数量门限值；
c)在共用的信道或信道组上的较大负载消息占用的资源占用率，超过预定义的资源占用率门限值；
d)在共用的信道或信道组上检测到接收信号能量值或者其平均值，高于预定义的能量门限值；
e)在共用的信道或信道组上检测到信号的信噪比SNR值或者其平均值，低于预定义的SNR门限值。
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|---|---|
| CN (1) | CN108307515A (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109245867A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-18 | 深圳壹账通智能科技有限公司 | 一种消息发送方法、计算机可读存储介质及终端设备 |
| CN110535767A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-03 | 北京百佑科技有限公司 | 智能门锁、智能网关以及云端的通信方法以及系统 |
| CN110784910A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-11 | 西安邮电大学 | 一种LoRa网络新业务节点接入方法 |
| CN111865807A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | Oppo广东移动通信有限公司 | Lora路由器及物联网系统 |
| CN111918394A (zh) * | 2019-05-09 | 2020-11-10 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | LoRa终端上行数据的方法、LoRa终端、LoRa网络以及存储介质 |
| CN112311509A (zh) * | 2019-07-26 | 2021-02-02 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种资源配置方法及装置 |
| CN112804666A (zh) * | 2019-11-13 | 2021-05-14 | 成都鼎桥通信技术有限公司 | 一种网关干扰控制方法和装置 |
| CN112866999A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | 一种LoRa通讯方法、系统、终端、服务器及可读存储介质 |
| CN112867080A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 合肥中感微电子有限公司 | 无线通信方法、装置、通信设备和可读存储介质 |
| CN114078309A (zh) * | 2020-08-19 | 2022-02-22 | 霍尼韦尔国际公司 | 操作消防系统网络 |
| EP4195686A1 (de) * | 2021-12-13 | 2023-06-14 | Landis+Gyr GmbH | Daten-übertragungsverfahren |
| CN116634589A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 杭州微联智控科技有限公司 | 一种半双工LoRa网络可靠报文收发的方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102300323A (zh) * | 2011-08-23 | 2011-12-28 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载无线资源管理分配方法 |
-
2018
- 2018-03-16 CN CN201810216885.7A patent/CN108307515A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102300323A (zh) * | 2011-08-23 | 2011-12-28 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载无线资源管理分配方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 孙曼等: "基于LoRa标准的MAC层协议研究", 《电视技术》 * |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109245867A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-18 | 深圳壹账通智能科技有限公司 | 一种消息发送方法、计算机可读存储介质及终端设备 |
| CN109245867B (zh) * | 2018-08-14 | 2022-09-27 | 深圳壹账通智能科技有限公司 | 一种消息发送方法、计算机可读存储介质及终端设备 |
| CN111865807A (zh) * | 2019-04-30 | 2020-10-30 | Oppo广东移动通信有限公司 | Lora路由器及物联网系统 |
| CN111918394B (zh) * | 2019-05-09 | 2024-05-07 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | LoRa终端上行数据的方法、LoRa终端、LoRa网络以及存储介质 |
| CN111918394A (zh) * | 2019-05-09 | 2020-11-10 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | LoRa终端上行数据的方法、LoRa终端、LoRa网络以及存储介质 |
| CN112311509B (zh) * | 2019-07-26 | 2021-11-12 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种资源配置方法及装置 |
| CN112311509A (zh) * | 2019-07-26 | 2021-02-02 | 大唐移动通信设备有限公司 | 一种资源配置方法及装置 |
| CN110535767A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-03 | 北京百佑科技有限公司 | 智能门锁、智能网关以及云端的通信方法以及系统 |
| CN110784910A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-11 | 西安邮电大学 | 一种LoRa网络新业务节点接入方法 |
| CN110784910B (zh) * | 2019-10-31 | 2021-10-01 | 西安邮电大学 | 一种LoRa网络新业务节点接入方法 |
| CN112866999B (zh) * | 2019-11-12 | 2023-04-18 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | 一种LoRa通讯方法、系统、终端、服务器及可读存储介质 |
| CN112866999A (zh) * | 2019-11-12 | 2021-05-28 | 深圳长城开发科技股份有限公司 | 一种LoRa通讯方法、系统、终端、服务器及可读存储介质 |
| CN112804666A (zh) * | 2019-11-13 | 2021-05-14 | 成都鼎桥通信技术有限公司 | 一种网关干扰控制方法和装置 |
| CN114078309A (zh) * | 2020-08-19 | 2022-02-22 | 霍尼韦尔国际公司 | 操作消防系统网络 |
| US11810446B2 (en) | 2020-08-19 | 2023-11-07 | Honeywell International Inc. | Operating a fire system network |
| CN114078309B (zh) * | 2020-08-19 | 2024-02-09 | 霍尼韦尔国际公司 | 操作消防系统网络 |
| CN112867080A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-05-28 | 合肥中感微电子有限公司 | 无线通信方法、装置、通信设备和可读存储介质 |
| EP4195686A1 (de) * | 2021-12-13 | 2023-06-14 | Landis+Gyr GmbH | Daten-übertragungsverfahren |
| WO2023110852A1 (en) * | 2021-12-13 | 2023-06-22 | Landis+Gyr Gmbh | Data transmission method |
| CN116634589A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 杭州微联智控科技有限公司 | 一种半双工LoRa网络可靠报文收发的方法 |
| CN116634589B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-20 | 杭州微联智控科技有限公司 | 一种半双工LoRa网络可靠报文收发的方法 |
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