CN109587023A - 一种LoRa自组网方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种LoRa自组网方法及系统,所述方法包括以下步骤:所述LoRa节点与LoRa网关采用星型网络结构连接,所述LoRa节点将从用户终端采集的用户数据发送给LoRa网关;所述LoRa网关将LoRa节点发送的用户数据通过以太网或4G LTE网络转发到服务器,并转发所述服务器下发的命令到所述LoRa节点,实现所述用户终端、所述LoRa节点和所述服务器之间的双向数据通信功能。通过本发明实施例,用户无需关心LoRa/LoRaWAN无线网络的具体构建过程,只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案,大大缩短了用户产品开发时间和验证周期,提高用户的体验。

Description

一种LoRa自组网方法及系统
技术领域
本发明涉及Lora技术领域,尤其涉及一种LoRa自组网方法及系统。
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。但现有的产品,用户在构建自组网时,需要针对不同的第三方应用深入了解LoRa/LoRaWAN无线网络的具体构建过程,来自主生成自己的无线应用解决方案,但这需要用户具备一定的产品研发技能,要求用户具有较高的研发能力,这个过程会导致用户产品开发时间和验证周期较长,用户体验不高。
发明内容
针对现有技术的缺陷,本发明提出一种LoRa自组网方法及系统。通过该方法,用户无需关心LoRa/LoRaWAN无线网络的具体构建过程,只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案,大大缩短了用户产品开发时间和验证周期,提高用户的体验。
根据本发明的一个方面,本发明提出一种LoRa自组网方法,所述方法包括以下步骤:
所述LoRa节点与LoRa网关采用星型网络结构连接,所述LoRa节点将从用户终端采集的用户数据发送给LoRa网关;
所述LoRa网关将LoRa节点发送的用户数据通过以太网或4GLTE网络转发到服务器,并转发所述服务器下发的命令到所述LoRa节点,实现所述用户终端、所述LoRa节点和所述服务器之间的双向数据通信功能。
根据本发明的一个方面,所述LoRa网关支持8个信道多扩频因子并行接收,2个独立信道下行发送。
根据本发明的一个方面,所述LoRa节点连接用户终端,向用户终端提供所述LoRa无线网络的接入能力,并将用户数据转换成无线数据发送给所述LoRa网关。
根据本发明的一个方面,所述用户终端是至少一个传感器。
根据本发明的一个方面,所述LoRa节点包括内嵌式和外接式两种类型。
根据本发明的一个方面,所述LoRa网关和所述服务器支持分片报文传输、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网关将数据分片为固定长度的短报文发送给所述服务器,在下行方向,所述服务器将数据分片为固定长度的短报文发送给所述Lora网关,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网关和所述服务器均设置超时机制,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。
本发明还提供了一种LoRa自组网系统,所述系统包括LoRa网关、LoRa节点和服务器,分别执行上述方法中分别由LoRa网关、LoRa节点和服务器执行的方法。
通过本发明的LoRa自组网方法及系统,用户无需关心LoRa/LoRaWAN无线网络的具体构建过程,只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案,大大缩短了用户产品开发时间和验证周期,提高用户的体验。
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自组网方法流程示意图;
图2是本发明的LoRa自组网系统示意图。
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,本发明提供了一种LoRa自组网方法,所述方法包括以下步骤:
所述LoRa节点与LoRa网关采用星型网络结构连接,所述LoRa节点将从用户终端采集的用户数据发送给LoRa网关;
所述LoRa网关将LoRa节点发送的用户数据通过以太网或4GLTE网络转发到服务器,并转发所述服务器下发的命令到所述LoRa节点,实现所述用户终端、所述LoRa节点和所述服务器之间的双向数据通信功能。
通过本发明的LoRa自组网方法及系统,用户无需关心LoRa/LoRaWAN无线网络的具体构建过程,只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案,大大缩短了用户产品开发时间和验证周期,提高用户的体验。
根据本发明的另一个方面,所述LoRa网关支持8个信道多扩频因子并行接收,2个独立信道下行发送。所述LoRa节点连接用户终端,向用户终端提供所述LoRa无线网络的接入能力,并将用户数据转换成无线数据发送给所述LoRa网关。所述LoRa节点包括内嵌式和外接式两种类型。
具体地,LoRa节点用于连接用户终端,向用户终端提供LoRa无线网络的接入能力。LoRa节点在自组网中作为数传节点,负责将用户数据转换成无线数据进行收发,省却了用户布线的困扰。
LoRa节点分为两种类型:内嵌式的LX78S节点和外接式的LX78L节点。
LX78S节点是基于LoRa/LoRaWAN协议的超低功耗、低价格和小尺寸封装的无线射频模块。该射频模块集成了Semtech公司的LoRa无线收发器和ST的超低功耗MCU,非常适合应用于无线远程抄表、工业控制、安防和监控等物联网设备连接,特别是电池供电的无线传感器节点设备。
LX78L节点是在LX78S内嵌式节点的基础上进行封装,用于用户终端外接的LoRa节点。该节点对外提供RS485(或RS232)接口,0-5V接口(可选)和4-20mA接口(可选),非常适合已有成熟终端不希望进行终端二次开发的应用客户。
LXGW001是一款针对IoT及M2M应用设计的LoRa/LoRaWAN工业级无线数据通信网关。本网关支持LoRaWAN Class A/C标准协议,将从LoRa节点采集到的用户数据通过以太网或4G LTE转发到服务器,并可同时下发服务器命令到LoRa节点,实现用户终端、节点和用户服务器的双向数据通信功能。
LXGW001集成了一个SX1301模块和两个SX1278模块,支持8个信道多扩频因子并行接收,两个独立信道下行发送。且上下行信道支持全双工收发(普通LoRa网关只支持半双工收发),大大提升了网关的双向数据收发能力,并支持千级别用户终端的接入。
如图2示出了LoRa自组网的系统结构。LoRa/LoRaWAN无线组网技术具有星形网络结构、通讯距离远、抗干扰能力强、节点容量大等优点,非常适合应用于工业无线测控通信、无线传感器数据采集、智能家居、物联网、无线照明、智能电网、无线自动抄表系统、无线智能交通、无线测绘仪表数据采集等领域。
在图2中,所述用户终端是至少一个传感器。
根据本发明的另一个方面,所述LoRa网关和所述服务器支持分片报文传输、分片报文重传、以及重传异常处理。
在上行方向,所述LoRa网关将数据分片为固定长度的短报文发送给所述服务器,在下行方向,所述服务器将数据分片为固定长度的短报文发送给所述Lora网关,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网关将数据分片为固定长度的,系统能够传输的短报文,并通过Lora网关以连续并尽可能快的方式传递给服务器。可以在Lora网关内,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,要求服务器端进行接收确认,告知Lora网关已经接收到的分包序列。如果传输过程出现丢包,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。分片完整接收后,报文重装工作由服务器完成。
在下行方向,要求服务器将数据分片为固定长度的,系统能够传输的短报文,以连续并尽可能快的方式传递给Lora网关。服务器在发送完成后,要求Lora网关进行接收确认,告知服务器已经接收的分包序列。如果传输过程中出现丢包,必须由服务器进行重发。如果多次重发失败,即认为本次大数据传输失败。Lora网关完整接收到来自服务器的分包后,进行重装。
所述LoRa网关和所述服务器均设置超时机制,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。
具体地,LoRa网关在发送完最后一个重装请求报文后,启动超时机制,等待服务器NS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NS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NS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。
NS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。
根据本发明的另一个方面,本发明还提供了一种LoRa自组网系统,所述系统包括LoRa网关、LoRa节点和服务器,所述LoRa网关、所述LoRa节点和所述服务器分别执行上述方法中分别由LoRa网关、LoRa节点和服务器执行的方法,具体步骤基本相同,在此不再赘述。
通过本发明的LoRa自组网方法及系统,用户无需关心LoRa/LoRaWAN无线网络的具体构建过程,只需调用LoRa自组网提供的标准接口既可快速生成自己的无线应用解决方案,大大缩短了用户产品开发时间和验证周期,提高用户的体验。
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 (9)

1.一种LoRa自组网方法及系统,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
所述LoRa节点与LoRa网关采用星型网络结构连接,所述LoRa节点将从用户终端采集的用户数据发送给LoRa网关;
所述LoRa网关将LoRa节点发送的用户数据通过以太网或4G LTE网络转发到服务器,并转发所述服务器下发的命令到所述LoRa节点,实现所述用户终端、所述LoRa节点和所述服务器之间的双向数据通信功能。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LoRa网关支持8个信道多扩频因子并行接收,2个独立信道下行发送。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LoRa节点连接用户终端,向用户终端提供所述LoRa无线网络的接入能力,并将用户数据转换成无线数据发送给所述LoRa网关。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述用户终端是至少一个传感器。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LoRa节点包括内嵌式和外接式两种类型。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述LoRa网关和所述服务器支持分片报文传输、分片报文重传、以及重传异常处理。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,在上行方向,所述LoRa网关将数据分片为固定长度的短报文发送给所述服务器,在下行方向,所述服务器将数据分片为固定长度的短报文发送给所述Lora网关,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。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述LoRa网关和所述服务器均设置超时机制,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。
9.一种LoRa自组网系统,其特征在于,所述系统包括LoRa网关、LoRa节点和服务器,所述LoRa网关、所述LoRa节点和所述服务器分别执行权利要求1-8任一项中分别由LoRa网关、LoRa节点和服务器执行的方法。
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