CN109257829A - 一种lpwa网络的同步业务实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于物联网技术领域，提供了一种LPWA网络的同步业务实现方法，包括：按业务通信的要求将通信需求规划为6种，按照时间窗+时间片两级结构进行信道资源规划；将所有时间片在6种通信需求间进行规划，所有终端启动后通过执行一个入网过程来加入网络，终端加入网络后执行业务调度算法，根据业务数据类型和网络服务器的资源分配方案对无线收发过程进行调度；网络服务器运行同步业务控制过程，对终端入网过程进行控制，对信道资源进行调度分配，对下行数据进行调度；网络中的网关提供频谱资源物理通道。本发明能够在频谱利用率、消息传输可靠性、消息和事件的即时回应能力和网络吞吐能力几方面有效提升LPWA网络的能力，从而支持一类物联网同步业务。
Description
技术领域
本发明属于物联网技术领域，尤其涉及一种LPWA网络的同步业务实现方法。
背景技术
物联网技术在最近几年受到广泛关注，从有限的连接人与物，物与物，到万物互联，物联网技术的演进正在给人类社会带来前所未有的深刻变革，帮助我们应对能源危机，资源枯竭和环境污染等全球性挑战。而令这一切发生的基础，就是构建大规模IoT网络，为大量的传感器提供广泛而有效的连接。
在构建大规模IoT网络过程中，覆盖与功耗常常是两个重要约束。在许多场景中，要求为广泛分布的设备提供网络连接，这些设备依靠内置电池供电。为了满足越来越多远距离物联网设备的连接需求，LPWA(Low Power Wide Area)网络应运而生。LPWA网络也称低功率广域网。与传统无线技术所提供的连接不同，LPWA技术具有数十到几十公里的惊人覆盖距离，电池寿命十年以上，对于实现低功耗，低成本和低吞吐量的互联网而言是有希望的技术，受到广泛关注。
LPWA技术以低数据速率(速率通常为几十K比特每秒的量级)和更高的延迟(通常以秒或分钟的等级)为代价来实现远距离和低功耗操作的。因此，LPWA技术越来越多的被应用在能够容忍延迟，不需要高数据速率，但是需要低功耗和低成本的应用场景。
与LPWA自身技术特点和其所处低成本物联网应用场景相适应，LPWA网络一般使用简单的链路访问控制协议。例如SigFox和LoRaWAN使用简单的随机访问协议ALOHA来访问无线信道。这种协议容易在低成本硬件上实施，并且在网络负载一定范围内能提供有限的通信保障。
另一方面，正是由于LPWA低速率高延迟以及随机访问控制协议固有的缺陷，使得网络容量有限。为了满足接入足够多的设备，人们需要采取一些限制措施，比如，降低设备通信频率，或者使用非确认的消息通信机制，使得LPWA技术只能较好地支持由电池供电的表计数据读取或事件告警上传等异步业务，如电表、水表数据的读取，独立式烟雾探测器告警等，但是对一类需要同步业务场景，如智慧和精准农业场景的多个水阀同步开或关、火灾烟雾告警后多个报警蜂鸣器的协同通知、油气生产物联网中油井或气井井口功图或电参数据的协同关联采集，LPWA当前的媒体访问协议，如LoRaWAN的Class A，都不能很好地支持或满足。虽然有某些补充技术，如LoRaWAN的Class B或Class C媒体访问控制协议扩展，可以一定层度上支持这类同步业务，但是它们要么需要物联网的设备终端支持GPS功能，进而增加了成本以及功耗，要么需要外部电源而不能满足仅有电池供电的场景。因此，改进并加强LPWA的媒体访问控制及应用协议，在满足低功耗等约束下，有效地支持上述同步业务场景，是LPWA更广泛使用和部署的关键。
发明内容
本发明实施例提供一种LPWA网络的同步业务实现方法，旨在解决背景技术中提及的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种LPWA网络的同步业务实现方法，包括如下步骤：
1)按业务通信的周期性，方向，可靠性要求将通信需求规划为6种：计划内上行，计划外上行，广播下行，A类单播下行，C类单播下行，Beacon同步；
2)将无线频谱按频率分为逻辑信道，并按照时间窗+时间片两级结构进行信道资源规划，一个时间窗包含固定数量的时间片，时间片长度根据业务实时性需求和无线频谱特性确定，将所有时间片在6种通信需求间进行规划；
3)所有终端启动后通过执行一个入网过程来加入网络，终端加入网络后执行业务调度算法，根据业务数据类型和网络服务器的资源分配方案对无线收发过程进行调度；
4)网络服务器运行同步业务控制过程，对终端入网过程进行控制，对信道资源进行调度分配，对下行数据进行调度；
5)网络中的网关提供频谱资源物理通道，但是不需要执行任何特定的媒体访问控制，不关心上层同步业务实现。
本发明实施例提供的LPWA网络的同步业务实现方法，能够在频谱利用率、消息传输可靠性、消息和事件的即时回应能力和网络吞吐能力几方面有效提升LPWA网络的能力，从而支持一类物联网同步业务。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种LPWA网络的同步业务方法的实现流程简图；
图2是本发明实施例提供的时间片映射示例；
图3是本发明实施例提供的终端入网的过程流程图；
图4是本发明实施例提供的计划内上行过程的流程图；
图5是本发明实施例提供的计划外上行过程的流程图；
图6是本发明实施例提供的接收主动下行过程的流程图；
图7是本发明实施例提供的时间片分配算法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
在本发明实施例中，一种基于时间同步与网络信道资源调度的业务实现方法，该方法包含以下步骤：
1)按业务需求的周期性，方向，可靠性等要求对通信需求进行规划；
2)通信资源规划，将无线频谱按频率分为逻辑信道，在一个逻辑信道内按照时间窗+时间片两级结构组织通信资源，一个时间窗包含固定数量的时间片，时间片长度根据业务实时性需求和LPWA网络的物理频谱特性确定，将所有时间片在不同的通信需求间进行规划；
3)所有终端启动后通过执行一个入网过程来加入网络，终端加入网络后执行业务调度算法，根据业务数据类型和网络服务器的资源分配方案对无线收发过程进行调度；
4)网络服务器运行同步业务控制过程，对终端入网过程进行控制，对信道资源进行调度分配，对下行数据进行调度；
5)网络中的网关提供频谱资源物理通道，但是不需要执行任何特定的媒体访问控制，不关心上层同步业务实现。
其中，根据通信需求规划，业务需求将分为计划内上行，计划外上行，广播下行，A类单播下行，C类单播下行，Beacon同步。
在本发明实施例中，根据通信资源规划，所有时间窗口进行连续编号(0，1，2，…)，将每个单个时间窗口内的时间片按0，1，2，…顺序编号。
进一步，所有时间片按以下方式进行映射：
1)PSlot-计划内时间片，将分配给某个特定终端，用于调度计划内上行通信需求，实现有保障的，无冲突的信道资源利用；
2)ASlot-计划外时间片，被所有终端共享，终端以分片Aloha的方式争用信道，用于调度计划外上行通信需求，终端对ASlot时间片的争用遵守退避算法；
3)Beacon时间片-专门用于网络周期广播Beacon信息；
4)PRx-下行时间片，用于确认PSlot上行，以及A类单播下行；
5)ARx-下行时间片，用于确认ASlot上行，以及A类单播下行；
6)CRx-下行时间片，用于C类单播下行，以及广播下行。
其中，PSlot和ASlot一般情况下构成了时间窗的主要部分。其中，PSlot数量反映了LPWA网络支持的所有周期性采集业务的数据总量，一定程度上代表LPWA网络的业务终端接入能力。进一步，由于PSlot承载了所有的周期性业务数据流量，ASlot仅仅用于对异常事件进行上报，因此，可以近似地认为ASlot分布反映了基于本专利方法时LPWA网络对异常事件的响应敏捷性。
其中，PSlot时间片数量按照以下公式进行计算：其中，Npslot表示单个时间片窗口所包含的PSlot时间片数量，Fslot为时间片频率，Kwnd为时间窗所含分片数量，四元组Si＝(Qi，bi，fi，ai)表示一项同步业务参数，其中，Qi为业务Si所支持的终端数量，bi为根据载荷确定的业务Si的时间片数量，fi为业务Si所需的运行频率，因子ai用于对Si的时间片做进一步修正，包括对因噪声干扰引起的无线通信故障所做的补偿。
其中，时间片映射在单个时间窗上定义。映射基于以下原则：
1)依据前述PSlot计算公式，参考业务对计划内和计划外上行通信需求比重，从时间窗口内分配适当数量的时间片为PSlot和ASlot。
2)所有PSlot构成一个逻辑序列，以PSlot在序列中的顺序编号作为PSlot的ID。
3)每个时间窗口内约定一个时间片为PRx，PRx位于所有PSlot之后。
4)每个时间窗口内约定一个时间片为ARx，ARx位于所有ASlot之后。
5)约定每N个时间窗口调度一个时间片广播周期性Beacon信息，N取决于终端的时钟精度、容忍的同步精度误差范围以及容许的入网延迟。N>＝1。如果N大于1，表明Beacon某些时间窗不需要Beacon时间片，此时该时间片当作普通CRx时间片使用。
6)将余下时间片作为CRx时间片。
进一步，基于上述原则生成时间片映射，进行编码后以映射表的形式通过Beacon时间片进行广播。
其中，Beacon信息中同时还包含网络服务器当前时间，用于使终端与网络服务器保持时间一致。
其中，基于上述时间片映射，网络并不为每个上行消息进行逐一确认，而是在PRx和ARx时间片采用集中Ack(ACK(Acknowledgement)即是确认字符，在数据通信中，接收站发给发送站的一种传输类控制字符。表示发来的数据已确认接收无误。)方式分别对一个时间窗内的所有的PSlot上行消息和ASlot上行消息进行确认。
根据本专利方法，终端启动后将执行以下过程：
1)在预设的一组频点上开启Beacon信号侦测；
2)终端在某个频点上侦测到Beacon信号后加载Beacon信息；
3)终端根据Beacon信息发起执行入网过程；
4)如果终端入网过程成功，则终端进入业务服务状态，执行时间片调度算法，对上下行业务需求进行调度；
5)如果终端入网过程失败，则等待随机退避一段时间后选择下一个Beacon频点继续执行上述步骤；
其中，发起入网过程包含以下步骤；
1)终端随机选择一个时间窗W，并根据时间片映射表在窗口W内随机选择一个ASlot；
2)终端在所选ASlot上发送入网请求；
3)根据时间片映射表，终端在窗口W的ARx时间片上启动接收机接收入网结果；
4)如果终端在ARx收到网络服务器对入网请求的响应，则根据网络服务器是否接受请求返回入网成功或失败；
5)如果终端在ARx未收到网络服务器对入网请求的响应，则随机退避一段时间后重复上述步骤。
进一步，一旦加入了同步业务网络，终端将周期性接收Beacon信息以使网络保持同步。具体而言，
1)对于采用外部电源供电的终端，在每个Beacon时间片启动Beacon接收；
2)对于采用电池供电的A类终端，根据自身时钟精度和容忍的最大时钟同步误差选择一个间隔周期开启Beacon接收；
3)终端在每次成功接收Beacon之后更新本地时间与服务器时间保持一致
4)如果收不到Beacon，则扩大误差范围后再同步，直到超出一定阈值后认为网络已经失效，从而重新开始整个加入网络的过程；
其中，在上述周期性Beacon再同步的过程中，必须考虑终端振荡器固有漂移，以及中间网络链路存在抖动的影响，因此终端需要在Beacon同步时容忍适当误差。
进一步，在同步状态下，终端维持运行一个计划内上行过程。该过程包含以下步骤：
1)终端记录入网时网络服务器所分配的时间片参数，包括业务周期，相对PSlot位置，PSlot数量；
2)终端计算下一个业务周期内分配给自己的第一个PSlot所对应的本地时间T，以及终端完成业务数据准备所需的时间delta；
3)睡眠直到T-delta时刻后终端启动数据采集以及上报；
4)终端在上报PSlot对应的PRx时间片启动接收，并根据接收情况进行必要的错误处理；
5)重复步骤2开始的过程。
进一步，在同步状态下，终端维持运行一个计划外上行过程，包含以下步骤：
1)终端通过某种方式生成了业务数据，比如发生了需要上报的特定事件；
2)终端计算距离下一个分配给自己的PSlot的时间，以及业务数据容忍的上报延迟，决定是在下一个ASlot立即上报还是等待下一个属于自己的PSlot再上报；
3)如果终端选择ASlot上报，终端必须执行“P-坚持”退避随机访问算法，即，一旦上报失败，终端需要以概率P进行退避，并且在持续失败的过程中以一定方式增大P，直到最终成功或P超出某个阈值后放弃。
进一步，在同步状态下，依据终端类型差异，终端对下行数据采用不同的接收策略：
1)对于外部电源供电的C类终端，终端在每个可能下行的时间片开启接收机，接收可能下行的数据；
2)对于内置电池供电的A类终端，不执行主动接收下行的过程(仅通过接收确认的方式接收捎带的下行消息)。
根据本专利方法，要求网络服务器作为同步业务网络的控制中心，对终端入网进行控制，对时间片资源进行分配，处理上行数据以及调度下行数据。
相应地，网络服务器需要维持一个时间片分配表，一个PSlot确认队列，一个ASlot确认队列，以及一个下行数据调度池。
其中，网络服务器按照以下方式生成时间片分配表：
1)按照业务需求规划，根据业务周期和业务数据量差异将不同业务组织为一个优先级列表P{Pi(n,d)}，其中Pi表示一个业务，n表示该业务一次需要分配的时间片数量，d表示业务期望的时间周期；
2)将可分配的PSlot初始化为一个列表A，列表长度为D，D等于列表P{Pi(n,d)}中最大的d的值；
3)将列表A中的所有PSlot都标记为“未分配”；
4)依次从列表P取出一项Pi(n,d)进行分配，按Pi中终端顺序依次将列表A中符合条件的PSlot分配给业务Pi的终端，更新列表A将已分配PSlot标记为“已分配”；
5)重复步骤4直到所有业务分配完毕。
基于上述过程，所计算生成的时间片分配表为A{Ai(p,x)}，其中，Ai表示第i个PSlot的分配去向，Ai(p,x)表示第i个PSlot分配给业务p的第x个节点。
基于上述设定，网络服务器运行一个上行数据接收过程，对收到的不同数据进行相应处理：
1)网络服务器收到入网请求，该请求携带终端的业务类型ID和节点自身ID，网络服务器根据时间片分配表进行相应处理并返回分配结果给终端。
2)网络服务器收到PSlot上行，将数据提交上层应用，同时将确认信息加入PSlot确认队列。
3)网络服务器收到ASlot上行，将数据提交上层应用，同时将确认信息加入ASlot确认队列。
依据前述设定，网络服务器维护一个下行数据池，该池包含一个FIFO队列用于存放可以选择任意时间下行的数据，该FIFO队列服务于接收机常开的C类终端；该池还包含一个哈希表，哈希表以终端ID为键，以需要下行到该终端的消息列表为值。该哈希表服务于A类终端，此类终端仅在需要接收上行确认的时刻开启接收机。
基于上述设定，网络服务器从上层应用接收下行数据请求。如果应用层请求数据发往C类终端，则将消息加入FIFO队列，否则，将消息以终端ID为键加入哈希表。
基于上述设定，网络服务器运行一个下行数据调度任务，该任务检查每个当前时间片类型，并执行下列处理：
1)如果当前时间片是一个时间窗的第一个时间片，则清除PSlot确认队列和ASlot确认队列；
2)如果当前时间片是Beacon时间片，生成新的Beacon信息，含网络服务器当前时间和时间片映射表；
3)如果当前时间片是PRx时间片，则根据PSlot确认队列生成PSlot确认信息，同时检查下行数据池的哈希表，如果存在某个PSlot上行节点的下行数据，则在满足消息大小限制的前提下将该PSlot上行节点的下行数据以捎带的方式与确认信息一起在PRx时间片下行；
4)如果当前时间片是ARx时间片，则根据ASlot确认队列生成ASlot确认信息，同时检查下行数据池的哈希表，如果存在某个ASlot上行节点的下行数据，则在满足消息大小限制的前提下将该ASlot上行节点的下行数据以捎带的方式与确认信息一起在ARx时间片下行；
5)如果当前时间片是CRx时间片，则从下行数据池FIFO队列取出一项数据下行；
6)其他类型时间片不做处理；
7)等待下一个时间片到来，重复上述处理步骤。
根据本专利方法，网关只需要透明的在网络服务器和终端间进行数据中继，并不需要感知到同步业务的存在或执行相关过程。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
设定业务场景为基于LoRa物理调制体技术的LPWA油气生产物联网系统，要求LPWA单一网络覆盖120口油气井，包括对温度，压力，电功图以及力功图4种传感器数据采集。4种传感器数据具有不同的载荷大小以及计划上报周期。其中，温度和压力为每3分钟采集一次数据，每次1个时间片，电功图和力功图为60分钟采集一次数据，每次12个时间片。同时LPWA网络还需要将油气井异常数据及时上报监控中心。
首先，根据LoRa调整技术的物理特点，取DR3为参考速率，该速率下最大载荷所需TOA时间约为500毫秒。相应地确定时间片大小为1秒。基于本专利所述同步方法，此时可以容忍时钟同步误差为+/-250毫秒。当网关与网络服务器之间回传网络为光纤骨干网时，回传网络抖动一般在10毫秒以内，此时可以容忍终端时钟误差约为+/-240毫秒。当终端振荡器精度为20ppm时，此时A类终端最多可以间隔3个小时收听一次Beacon以维持同步。
进一步，将前述4种传感器周期采集数据规划为计划内业务，依据本专利所述PSlot计算公式，取时间窗大小为18个时间片，每个时间窗6个PSlot时间片可以满足计划内业务需求。另外定义每个时间窗中8个时间片为ASlot。时间片映射参考图2.根据本专利方法所述方法，异常事件平均上报延迟为1秒，可以为油气井提供比较敏捷的异常事件响应能力。时间片映射表同时还其他类型时间片映射包括ARx，PRx，CRx。根据时钟同步要求，定义每2个时间窗发送一次Beacon。
进一步，依据本专利所述时间片分配算法，网络服务器对PSlot在4种业务终端类型间进行分配。进一步，网络服务器每2个时间窗内选择一个Beacon时间片对时间片映射表进行广播，同时携带网络同步时间以及所选LoRa频点等信息。
进一步，4中业务终端将提前预置一组扫描频点，以及同步业务标志和节点ID等信息。终端启动后，将通过频点扫描方式发现网络服务器所使用的Beacon频点，进而学习到时间片映射表，业务频点等信息，并与网络服务器时间建立同步。
进一步，终端向网络服务器发起入网请求。终端在入网请求中携带同步业务标志和节点ID等信息。网络服务器完成必要的接入认证和鉴权，然后根据时间片分配表返回所分配的时间片信息给终端作为入网成功的标志。
进一步，终端基于网络服务器所分配时间片对4种周期性业务进行调度，含温度，压力，电功图和力功图。对于异常生成的告警事件，通过ASlot进行上传，本例中设计告警平均延迟为1秒。在整个过程中，终端最多间隔3小时重新收听一次Beacon以维持同步。
基于本专利方法，实施上述同步业务时采用标准LoRaWAN 8通道网关即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LPWA网络的同步业务实现方法，包括以下步骤：
1)按业务通信的周期性，方向，可靠性要求将通信需求规划为6种：计划内上行，计划外上行，广播下行，A类单播下行，C类单播下行，Beacon同步；
2)将无线频谱按频率分为逻辑信道，并按照时间窗+时间片两级结构进行信道资源规划，一个时间窗包含固定数量的时间片，时间片长度根据业务实时性需求和无线频谱特性确定，将所有时间片在6种通信需求间进行规划；
3)所有终端启动后通过执行一个入网过程来加入网络，终端加入网络后执行业务调度算法，根据业务数据类型和网络服务器的资源分配方案对无线收发过程进行调度；
4)网络服务器运行同步业务控制过程，对终端入网过程进行控制，对信道资源进行调度分配，对下行数据进行调度；
5)网络中的网关提供频谱资源物理通道，但是不需要执行任何特定的媒体访问控制，不关心上层同步业务实现。
2.如权利要求1所述的同步业务实现方法，其特征在于，按以下方式将业务通信需求进行时间资源分配：
1)PSlot-计划内时间片，将分配给某个特定终端，用于调度计划内上行通信需求，实现有保障的，无冲突的信道利用；
2)ASlot-计划外时间片，被所有终端共享，终端以分片Aloha的方式随机争用信道，争用过程执行“P-坚持”退避算法，ASlot用于调度计划外上行通信需求；
3)Beacon时间片-专门用于网络周期广播Beacon信息。本专利算法要求每N个时间窗口调度一个时间片用于广播周期性Beacon信息，N取决于终端的时钟精度、容忍的同步精度误差范围以及容许的入网延迟，N>＝1；
4)PRx-下行时间片，用于确认PSlot上行，以及A类单播下行。每个时间窗约定一个时间片为PRx；
5)ARx-下行时间片，用于确认ASlot上行，以及A类单播下行。每个时间窗约定一个时间片为ARx；
6)CRx-下行时间片，用于C类单播下行，以及广播下行。每个时间窗CRx数量根据下行业务数据比重确定；
7)以上构成时间窗结构，并称为时间片映射。时间片映射表作为Beacon的一部分进行广播。
3.如权利要求1所述的同步业务实现方法，其特征在于，网络并不为每个上行消息进行逐一确认，而是在PRx和ARx时间片中采用集中Ack方式分别对一个时间窗内的所有的PSlot上行消息和所有的ASlot上行消息进行确认。
4.如权利要求1所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤3)包括：
1)终端启动后将在预设的一组频点上开启Beacon信号侦测；
2)终端在某个频点上侦测到Beacon信号后加载Beacon信息；
3)终端根据Beacon信息，随机选择一个ASlot发起执行入网过程，并在对应的ARx开启接收入网状态；
4)如果终端入网过程成功，则终端进入业务服务状态，对计划内上行，计划外上行，以及下行业务需求进行时间片调度，同时周期性维护Beacon信息以维持业务同步；
5)如果终端入网过程失败，则等待随机退避一段时间后选择下一个Beacon频点继续执行上述步骤。
5.如权利要求4所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤4)包括：
1)终端记录入网时网络服务器所分配的时间片参数，包括业务周期，相对PSlot位置，PSlot数量；
2)终端计算下一个业务周期内分配给自己的第一个PSlot所对应的本地时间T，以及终端完成业务数据准备所需的时间delta；
3)睡眠，直到T-delta时刻后启动数据采集，并由所分配PSlot上报；
5)终端在上报PSlot所对应的PRx时间片启动接收，并根据接收情况进行必要的错误处理；
6)重复步骤2)开始的过程。
6.如权利要求4所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤4)包括：
1)终端通过某种方式生成了业务数据，包括发生了需要上报的特定事件；
2)终端计算距离下一个分配给自己的PSlot的时间，以及业务数据容忍的上报延迟，决定是在下一个ASlot立即上报还是等待下一个属于自己的PSlot再上报；
3)终端在通过ASlot上报过程中执行“P-检测”退避算法，即，一旦ASlot上报冲突，终端将以概率P退避，并且在持续检测到冲突的情况下以一定方式增大P概率。
7.如权利要求4所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤4)还包括：
1)对于外部电源供电的C类终端，终端在每个可能下行的时间片开启接收机，接收可能下行的数据；
2)对于内置电池供电的A类终端，不执行主动接收下行的过程(仅通过接收PRx确认或ARx确认的方式接收捎带的下行消息)。
8.如权利要求1所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤4)包括：
1)网络服务器维持一个时间片分配表，时间片分配表将PSlot分配给多种不同业务类型的终端，业务类型按照业务数据周期和每周期所需时间片数量确定；
2)网络服务器维持一个PSlot确认队列和一个ASlot确认队列，进一步，网络服务器运行一个上行数据接收过程，对于收到的入网请求，网络服务器根据时间片分配表进行响应处理；对于PSlot上行数据，网络服务器将确认信息加入PSlot确认队列；对于ASlot上行数据，网络服务器将确认信息加入ASlot确认队列；
3)网络服务器维持一个下行数据调度池，该池包含一个FIFO队列，用于存放可以选择任意时间下行的数据，服务于接收机常开的C类终端；该池还包含一个哈希表，哈希表以终端ID为键，以需要下行到该终端的消息列表为值，进一步，网络服务器运行一个下行数据调度过程，网络服务器从上层应用接收下行数据请求，如果应用层请求数据发往C类终端，则将消息加入FIFO队列，否则，将消息以终端ID为键加入哈希表，进一步，网络服务器运行下行数据调度任务，该任务根据每个当前时间片类型执行不同处理。
9.如权利要求8所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤3)执行下列处理：
1)如果当前时间片是一个时间窗的第一个时间片，网络服务器清除PSlot确认队列和ASlot确认队列；
2)如果当前时间片是Beacon时间片，则生成和广播新的Beacon信息，含网络服务器当前时间和时间片映射表；
3)如果当前时间片是PRx时间片，则根据PSlot确认队列所有项目生成PSlot确认信息，同时检查下行数据池的哈希表，如果存在某个PSlot上行节点的下行数据，则在满足消息大小限制的前提下将该PSlot上行节点的下行数据以捎带的方式与确认信息一起在PRx时间片下行；
4)如果当前时间片是ARx时间片，则根据Aslot确认队列所有项目生成ASlot确认信息，同时检查下行数据池的哈希表，如果存在某个ASlot上行节点的下行数据，则在满足消息大小限制的前提下将该ASlot上行节点的下行数据以捎带的方式与确认信息一起在ARx时间片下行；
5)如果当前时间片是CRx时间片，则从下行数据池FIFO队列取出一项数据下行；
6)其他类型时间片不做处理；
7)等待下一个时间片到来，重复上述处理步骤。
10.如权利要求1所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤5)中的所述网关只需要透明的在网络服务器和终端间进行数据中继，并不需要感知到同步业务的存在或执行相关过程。
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