CN109450714A

CN109450714A - 一种LoRa终端节点及其数据传输方法

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Publication number: CN109450714A
Application number: CN201811601129.2A
Authority: CN
Inventors: 万能; 刘斐斓
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-12-28
Filing date: 2018-12-28
Publication date: 2019-03-08

Abstract

一种LoRa终端节点及其数据传输方法，所述方法包括：设置LoRa节点模块的串口参数，以对外提供操作接口；通过所述操作接口设置所述LoRa节点模块的传输模式，所述传输模式包括透传模式和分片传输模式；根据所述设置的传输模式将数据经LoRa网关传输给服务器，其中，所述LoRa节点模块内嵌或外接于所述LoRa终端节点。通过本发明实施例提供的LoRa终端节点及其数据传输方法，用户可以根据被传输的应用数据的特点来配置终端节点的传输模式，能满足不同用户的需求，提高了用户的体验。

Description

一种LoRa终端节点及其数据传输方法

技术领域

本发明涉及Lora技术领域，尤其涉及一种LoRa终端节点及其数据传输方法。

背景技术

LoRaWAN是为LoRa远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。Lora通信系统通常包含终端、基站、网络服务器、应用服务器这四个部分。基站和终端之间采用星型网络拓扑，由于LoRa的长距离特性，它们之间得以使用单跳传输。终端节点可以同时发给多个基站，基站则对网络服务器和终端之间的LoRaWAN协议数据做转发处理，将LoRaWAN数据分别承载在了LoRa射频传输和TCP/IP上。

LoRa自组网是基于LoRa/LoRaWAN技术的无线接入产品，用户需要使用用户终端接入LoRa自组网来完成与第三方应用平台的通信，但现有的用户终端，一部分是上市较早比较成熟的终端，这类终端在接入LoRa自组网时需要对终端进行二次开发，过程较为麻烦，并且这类终端无法根据需要配置终端节点的传输模式，不能满足不同用户的需求，极大降低了用户体验。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提出一种LoRa终端节点及其数据传输方法，通过该方法，用户可以根据被传输的应用数据的特点来配置终端节点的传输模式，能满足不同用户的需求，提高了用户的体验。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种LoRa终端节点的数据传输方法，所述方法包括：

设置LoRa节点模块的串口参数，以对外提供操作接口；

通过所述操作接口设置所述LoRa节点模块的传输模式，所述传输模式包括透传模式和分片传输模式；

根据所述设置的传输模式将数据经LoRa网关传输给服务器，其中，所述LoRa节点模块内嵌或外接于所述LoRa终端节点。

根据本发明的一个方面，当所述LoRa节点模块工作在透传模式时，所述LoRa节点模块不再响应AT命令。

根据本发明的一个方面，所述LoRa节点模块采用特定格式进行数据透传，用户输入数据时，以<回车><换行>作为结束。

根据本发明的一个方面，透传模式下，用户通过串口发送上行数据后，所述LoRa节点模块返回“OK”或者“ERROR”，表示该上行数据是否发送成功；所述LoRa节点模块收到下行数据后，直接将数据通过串口发送给用户。

根据本发明的一个方面，所述LoRa节点模块重新启动后，自动进入AT指令模式，在所述AT指令模式下，输入“+++\r\n”，所述LoRa节点模块进入透明传输模式。

根据本发明的一个方面，当AT命令执行过程中出现错误时，所述LoRa节点模块返回错误类型。

根据本发明的一个方面，当所述LoRa节点模块处于分片传输模式下，所述LoRa节点模块与所述LoRa网关之间进行分片报文传输、分片报文重传、以及重传异常处理。

根据本发明的一个方面，在上行方向，所述LoRa节点模块将数据分片为固定长度的短报文发送给所述LoRa网关，在下行方向，所述LoRa网关将数据分片为固定长度的短报文发送给所述LoRa节点模块，当上行数据分片或下行数据分片传输失败时，进行分片报文重传。

根据本发明的一个方面，所述LoRa网关和所述LoRa节点模块均设置超时机制，如果超时一段时间后未能完成分片报文重传，则发出分片重传失败报文。

根据本发明的一个方面，本发明还提供了一种LoRa终端节点，所述LoRa终端节点包括：用户终端和LoRa节点模块，所述LoRa节点模块执行上述的传输方法。

通过本发明提供的数据传输方法及终端节点，用户可以根据被传输的应用数据的特点来配置终端节点的传输模式，能满足不同用户的需求，提高了用户的体验。

通过参照以下附图及对本发明的具体实施方式的详细描述，本发明的特征及优点将会变得清楚。

附图说明

图1是本发明的LoRa终端节点数据传输方法流程示意图；

图2是本发明的分片传输时数据分片示意图。

具体实施方式

下面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，所描述的实施例仅仅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做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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1，本发明提出了一种LoRa终端节点的数据传输方法，所述方法包括：

设置LoRa节点模块的串口参数，以对外提供操作接口；

具体地，LoRaWAN终端节点模块以串口的形式对外提供操作接口，串口默认设置为115200(波特率),8(数据位),1(停止位)。该操作接口有三种工作模式：AT命令模式、数据透传模式、分片传输模式。在AT命令模式下，用户可以通过提供的各种AT指令设置终端模块的各类参数，也可以进行数据的发送和接收。在数据透传模式下，用户只能通过终端模块进行数据的透传收发，不能对终端模块进行参数设置。

当LoRa节点模块工作在透传模式时，LoRa节点模块不再响应AT命令，而只进行串口数据的上行(用户到NS)和下行(NS到用户)数据透传。用户或者上位机将要上行的数据通过串口发送给LoRa节点模块，LoRa节点模块将数据封装为报文通过Lora无线信号发射给Lora网关，并由Lora网关转发给NS服务器。NS下行的报文通过Lora网关发射给LoRa节点模块，LoRa节点模块收到下行数据后，将报文里的payload数据通过串口原样发送给用户或者上位机。

具体地，LoRa节点模块和用户/上位机之间的透传数据采用HexToStr格式，且同样必须以<回车><换行>(也就是\r\n,0x0D0A)作为结束。

HexToStr格式举例如下：

上位机或者LoRa节点模块需要在串口上发送5字节的16进制数据串：0x11,0x22,0x33,0xAA,0xEF。转成HexToStr格式应该是字符串“112233AAEF\r\n”。

具体地，用户/上位机通过串口发送上行数据后，LoRa节点模块应该返回“OK\r\n”或者“ERROR\r\n”，表示该上行数据是否发射成功。在一个报文没有发送完成，并返回“OK”或者“ERROR”之前，LoRa节点模块不会从串口接收下一个上行数据。

终端模块收到下行数据后，直接将数据通过串口发送给上位机或用户，且无需上位机和用户回应。

需要注意的是，LoRa节点模块在串口上发送的下行数据不要和LoRa节点模块在执行完上行发送后返回的“OK”或者“ERROR”出现冲突。

具体地，LoRa节点模块重新启动后，自动进入AT指令模式。

在AT指令模式下，输入“+++\r\n”，LoRa节点模块即可进入透明传输模式。此后通过串口输入的数据都会透明传输给NS侧。当前软件版本仅支持51个字节的单次传输。

AT指令在透明模式下无效。此模式下的AT指令也会作为数据发送给NS。

+SEND:PT OK表明了协议栈的发送结束。如果发送过程出错，则会打印的错误信息。

要退出透明传输模式，输入“---”，注意不要“\r\n”,LoRa节点模块返回“+INTER:AT MODE\r\n”，LoRa节点模块即进入AT指令模式。

AT命令执行过程中，可能出现各种错误，LoRa节点模块会将错误类型返回，错误类型有以下几种：

Errno	错误说明
		1	命令不支持
2	AT指令使用的参数错误
		3	远程NS不回复Ack
4	硬件错误
		5	设备未入网
6	设备忙
		7	硬件关闭
8	长度不适合当前速率
		9	长度不适合当前速率

图2是本发明的分片传输时数据分片示意图。

终端设备通过Lora应用层将数据根据FragmentLength，分片成若干个。每个分片或非分片报文应该包含如下的信息：是否为分片，之后是否有更多分片，分片偏移id，报文应用类型，报文标识。

图2中，Byte0的低5位bit0-bit4表示报文应用类型，表示该数据报文的用途。Byte0的bit5表示报文是否最后分片。Byte0的bit6表示报文是否为分片。Byte1表示报文标识，表示这是发送端向特定接收端发出的第几个应用数据，用来唯一标识一个上行和下行应用数据。

如果报文是分片，接下来的两个Byte是分片偏移id。如果不是分片，没有这两个字节。分片偏移表示该分片在整个大数据中的序号。

在上行方向，所述LoRa节点模块将数据分片为固定长度的短报文发送给所述LoRa网关，在下行方向，所述LoRa网关将数据分片为固定长度的短报文发送给所述LoRa节点模块，当上行数据分片或下行数据分片传输失败时，进行分片报文重传。

具体地，在上行方向上，要求LoRa节点模块将数据分片为固定长度的，Lora平台能够传输的短报文，以连续并尽可能快的方式传递给LoRa网关。可以在Lora节点模块内，采用关闭下行接收窗口的方式，进行连续的上行发送。发送完成后，要求LoRa网关进行接收确认，告知LoRa节点模块已经接收到的分包序列。如果传输过程出现丢包，必须由LoRa节点模块进行重发。如果多次重发失败，即认为本次大数据传输失败。分片完整接收后，报文重装工作由LoRa网关完成。

在下行方向，要求LoRa网关将数据分片为固定长度的，Lora平台能够传输的短报文，并通过SX1301以连续并尽可能快的方式传递给Lora节点模块。其中，考虑到Class A设备必须在有上行的情况才能接收下行数据，这种在下行方向传输大报文的方式不适合Class A设备，更适合Class C设备。建议使用Class C的RX2窗口进行连续发送。LoRa网关在发送完成后，要求LoRa节点模块进行接收确认，告知LoRa网关已经接收的分包序列。如果传输过程中出现丢包，必须由LoRa网关进行重发。如果多次重发失败，即认为本次大数据传输失败。LoRa节点模块完整接收到来自LoRa网关的分包后，进行重装。

具体地，LoRa节点模块在发送完最后一个重装请求报文后，启动超时机制，等待LoRa网关的分片重装确认报文。如果超时时间内收到分片重装确认报文报文，本次分片发送结束。

如果超时时间内收到LoRa网关上行分片报文的重传请求，重置超时定时器，将请求重传报文再次发送后，再次发送重装请求报文，重新启动超时机制。

如果超时未收到LoRa网关分片重装确认报文，或者分片重装请求报文。认为本次分片传输失败，丢弃分片，返回分片传输结果退出本次传输。

LoRa网关也设置超时机制，在每次收到一个分片或重装请求报文后重新设置一次超时时间，如果超时一段时间后未能完成分片重装，则发出分片重装失败报文，然后释放已收到分片，结束本次重装。

其中，超时时间的长短，应该考虑3个传输分片的最大传输时长，加上一定的时间余量。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种LoRa终端节点及其数据传输方法，其特征在于，所述方法包括：

设置LoRa节点模块的串口参数，以对外提供操作接口；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述LoRa节点模块工作在透传模式时，所述LoRa节点模块不再响应AT命令。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LoRa节点模块采用特定格式进行数据透传，用户输入数据时，以<回车><换行>作为结束。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，透传模式下，用户通过串口发送上行数据后，所述LoRa节点模块返回“OK”或者“ERROR”，表示该上行数据是否发送成功；所述LoRa节点模块收到下行数据后，直接将数据通过串口发送给用户。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述LoRa节点模块重新启动后，自动进入AT指令模式，在所述AT指令模式下，输入“+++\r\n”，所述LoRa节点模块进入透明传输模式。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当AT命令执行过程中出现错误时，所述LoRa节点模块返回错误类型。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述LoRa节点模块处于分片传输模式下，所述LoRa节点模块与所述LoRa网关之间进行分片报文传输、分片报文重传、以及重传异常处理。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在上行方向，所述LoRa节点模块将数据分片为固定长度的短报文发送给所述LoRa网关，在下行方向，所述LoRa网关将数据分片为固定长度的短报文发送给所述LoRa节点模块，当上行数据分片或下行数据分片传输失败时，进行分片报文重传。

9.根据权利要求7所述的网关设备，其特征在于，所述LoRa网关和所述LoRa节点模块均设置超时机制，如果超时一段时间后未能完成分片报文重传，则发出分片重传失败报文。

10.一种LoRa终端节点，其特征在于，所述LoRa终端节点包括：用户终端和LoRa节点模块，所述LoRa节点模块执行如权利要求1-9任一项所述的传输方法。