CN110036587B

CN110036587B - 用于低功率广域网的分组重传的改进控制

Info

Publication number: CN110036587B
Application number: CN201780075194.3A
Authority: CN
Inventors: C·哈温克尔; 楼喆
Original assignee: Alcatel Lucent SAS
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2037-11-22
Also published as: EP3331187B1; EP3331187A1; CN110036587A; WO2018104052A1; US11159281B2; US20190386790A1

Abstract

本申请涉及网络系统(1)中的数据传输方法。网络系统(1)包括网络节点(10)和终端设备(20)。终端设备(20)可以向网络节点(10)传输第一类型的数据分组和第二类型的数据分组。网络节点(10)被要求在接收到第一类型的数据分组时向终端设备(20)发送确认，并且不被要求在接收到第二类型的数据分组时向终端设备(20)发送确认。该方法包括：由网络节点(10)向终端设备(20)传输包括第一上限的指示的第一命令分组，第一上限是针对终端设备(20)传输第一类型的数据分组的第一占空比的上限；以及由终端设备(20)根据小于或等于第一命令分组指示的第一上限的占空比而传输第一类型的数据分组。本申请还涉及在网络系统(1)中使用的网络节点(10)和终端设备(20)。

Description

用于低功率广域网的分组重传的改进控制

技术领域

本申请涉及网络系统中的数据传输方法以及用在网络系统中的网络节点和终端设备。本申请具体地涉及在未经许可的频谱中操作和/或允许数据分组的非时隙(例如，ALOHA型)传输的无线网络的上下文中的这种方法、网络节点、和终端设备。本申请特别地适用于低功率广域网(LPWAN)。

背景技术

LPWAN支持例如，在长距离上，以相对较低的比特率，并且以低功率水平进行诸如传感器数据等数据的无线传输，以便限制(传感器)电池功率消耗。各种LPWAN技术在未经许可的频谱上操作，并且使用ALOHA型通信，这意味着数据传输是非时隙的并且没有在设备之间进行协调，所以网络效率被限制到约18％。 LoRa/LoRaWAN(LoRaWAN:https://www.lora-alliance.org/What-Is-Lo Ra/Technology)是本领域的主流技术之一。在LoRaWAN媒体访问控制(MAC)内，通过两个子网在终端设备和网络节点(例如，包括网络服务器)之间发生通信：终端设备和网关之间的无线部分、以及网关和网络服务器之间的回程部分。由于无线通信在未经许可的频谱上发生，所以终端设备(例如，传感器)和网关二者的空中时间(timeon air)受到法规的限制。

诸如LoRaWAN的LPWAN例如可以在终端设备和网络服务器之间提供两种标准类型的数据传输：

·经确认的数据分组，接收器响应于该数据分组必须发送确认。

·未经确认的数据分组，不需要针对其的确认。

在终端设备已经传输分组(数据分组)之后，其可以打开一个或多个接收窗。对于LoRaWAN，终端设备打开RX1和RX2两个接收窗，在这两个接收窗期间，其可以从网络服务器接收输入消息。接收窗的持续时间和频率取决于设备类型(例如，LoRaWAN的类A、 B、或C)，并且与功率消耗方面的约束有关。

ALOHA模式中的操作的一个特性在于，来自不同设备的分组可能会冲突，并因此而丢失。流量密度越高，发生这样的分组丢失的可能性越高。另外，在未经许可的频谱中的操作会导致与使用相同频带的其他流量源的竞争，这也会导致分组丢失。

通常借助于重传机制来应对分组丢失。LoRaWAN规范定义了用于经确认的数据分组和未经确认的数据分组二者的重传机制：

·对于未经确认的数据分组，网络服务器可以指令终端设备传输分组NbTran次(例如，多达15次)，以便满足某个服务质量(QoS)目标。在这种情况下，除非终端设备在接收窗 RX1或RX2之一期间接收到任何分组，否则分组(数据分组) 被发送NbTrans次，而不管其是否被正确地接收。在接收窗之一期间接收任何分组的情况下，重传序列被中止。这意味着对于未经确认的数据分组，网络服务器具有足够的手段使得重传量受到控制(通过适当的流量工程措施)。

·另一方面，在经确认的数据分组的情况中，终端设备可以在没有任何限制的条件下重新传输分组，直到接收到确认。网络服务器无法控制重传次数。另外，所有终端设备被允许发送经确认的数据分组，并且LoRaWAN规范规定网络服务器必须在接收窗RX1或RX2之一内利用确认(ACK)位被设置的数据分组进行应答。所有这些ACK分组需要由网关通过无线介质进行中继。这会导致与网关的占空比限制冲突，网络运营商对此高度关注。

尽管以上参考LoRaWAN说明了这个问题，但是在其他网络系统，特别是LPWAN(例如，在未经许可的频谱中操作和/或采用 ALOHA型的数据分组传输的LPWAN)中同样存在这个问题。

网络运营商可以使用的解决方案是向应用构建者/提供商建议“最佳实践”。更具体地，它们可以建议终端设备应当仅发送未经确认的数据分组，或者将经确认的数据分组的使用限制到最小。但是，这种方法的成功完全依赖于应用构建者遵循这些指导的好意。

可以使用的另一解决方案是在网络运营商和应用提供商之间的服务等级协议(SLA)中取得对经确认的数据分组的“受限”使用的协议。但是，这要求网络运营商具有用以监测流量以及在需要时施行经协议的行为的手段；这不是最新标准的情况。

因此，需要用于包括网络节点和一个或多个终端设备的网络系统中的网络流量控制的改进手段，其中终端设备可以发送经确认的数据分组和未经确认的数据分组。还需要被提供以经改进的网络流量控制的网络节点，以及支持网络节点进行的经改进的网络流量控制的终端设备。

发明内容

鉴于这种需求，本文档提出了具有各个独立权利要求的特征的数据传输方法、网络节点、以及终端设备。

本公开一方面涉及一种网络系统(例如，无线网络系统、或包括无线子网的网络系统)中的数据传输方法。该网络可以是LPWAN。网络系统可以包括网络节点和终端设备(例如，一个或多个终端设备)。网络节点可以包括网络服务器。终端设备可以包括探测器和/或传感器。终端设备可以向网络节点传输(例如，可以被配置为传输或者可以传输)第一类型的数据分组和第二类型的数据分组。传输可以使用未经许可的频谱或频带。传输可以以非时隙(例如， ALOHA型)方式执行。网络节点可以被要求在接收到第一类型的数据分组时向终端设备发送确认，并且可以不被要求在接收到第二类型的数据分组时向终端设备发送确认。即，网络节点可以在网络或通信标准、网络或通信规范、或网络或控制协议下操作，该网络或通信标准、网络或通信规范、或网络或控制协议要求网络节点在接收到第一类型的数据分组时向终端设备发送确认，但是不要求网络节点在接收到第二类型的数据分组时向终端设备发送确认。终端设备可以重新传输第一类型的数据分组，直到从网络节点接收到确认为止。该方法可以包括由网络节点向终端设备传输第一命令分组，第一命令分组包括第一上限的指示。第一上限可以是针对终端设备传输第一类型的数据分组的第一占空比的上限。第一占空比可以被认为是特定于第一类型的数据分组的。第一上限的指示可以包括第一上限的值的指示。该方法还可以包括由终端设备根据小于或等于第一命令分组指示的第一上限的占空比而传输第一类型的数据分组。同时，终端设备可以不考虑第一上限而传输第二类型的数据分组。即，终端设备对第二类型的数据分组的传输可以不受第一上限的限制。可以基于每个终端设备而施加用于传输第一类型的数据分组的占空比的第一上限。

如这样配置，所提出的方法允许网络运营商更好地控制第一数据分组(例如，LoRaWAN中的经确认的数据分组)量(数量)以及它们在网络中的重传，由此确保网络节点(和任何网关)可以在它们的占空比的约束下操作。通过能够影响由终端设备发送的第一类型的数据分组和第二类型的数据分组(例如，LoRaWAN中的未经确认的数据分组)的比例，网络运营商可以更好地控制网络流量的总量，特别是在第二类型的数据分组的重传完全在网络节点(例如，诸如在LoRaWAN中的网络节点)的控制下的情况中。这将有助于降低分组丢失率，从而带来更好的QoS。由于第一上限可以基于每个终端设备而被配置，所以所提出的方法支持不同分类的终端设备之间的区分。这提供了SLA定义方面的扩展可能性。

在实施例中，该方法还可以包括由网络节点确定针对终端设备传输第一类型的数据分组的第一占空比的第一上限。该确定可以基于网络系统的网络条件，例如，网络流量而被执行。第一上限可以基于每个终端设备而被确定。

相应地，可以控制网络节点被要求针对其的确认的数据分组的数量，使得网络节点(和任何网关)可以在适用的占空比要求(例如，具有小于由法规施加的上限的总占空比)下操作。由此，可以确保网络节点可以针对所接收的第一类型的任意数据分组发送确认，并且可以防止等待确认的终端设备进行无限制的重传。这样做，可以避免由于终端设备的过度重传导致的网络阻塞。值得注意的是，可以动态执行对于网络节点被要求针对其进行确认的数据分组的数量的控制，因此可以考虑总体网络条件的改变。

在实施例中，第一命令分组可以包括第一上限的指示以及第一上限将被终端设备应用于传输第一类型的数据分组的占空比的指示 (例如，第一上限将被用作针对第一占空比的上限的指示)。第一上限将被终端设备应用于传输第一类型的数据分组的占空比的指示可以是位标志(例如，指示符位)。经设置的指示符位(例如，经设置的位标志)可以指示第一上限将被应用于针对第一类型的数据分组的传输的占空比。

在实施例中，网络系统可以是LoraWAN(例如，根据LoRaWAN 规范的网络系统、或者包括LoRaWAN的网络系统)。第一类型的数据分组可以是经确认的数据分组，并且第二类型的数据分组可以是未经确认的数据分组。第一命令分组可以符合DutyCycleReq命令。DutyCycleReq命令(即，体现第一命令分组的DutyCycleReq命令) 的DutyCyclePL字段可以包括指示上限的值的四个位和指示该上限将被应用作为第一上限的一个位。DutyCyclePL字段的前三位(例如，位7:5)可以被保留以供未来使用(RFU)位。第四位(例如，位4:4)可以是指示上限将被应用作为第一上限的一个位(例如，位标志)。最后四位(例如，位3:0)可以指示上限的值。

像这样配置，实现所提出的方法需要对现有终端设备操作和协议规范(例如，诸如在LoRaWAN中)的最小修改。即，第一命令分组使用现有的LoRaWAN消息，保留现有的协议字段，并且仅激活RFU字段(的一部分)。因此，所提出的方法可以很容易在现有的网络基础设施中被实现。

在实施例中，该方法可以还包括由网络节点确定针对终端设备传输数据分组(例如，针对终端设备传输数据分组，而不考虑数据分组的类型)的第二占空比的第二上限。即，第二占空比可以是用于传输第一类型和第二类型中的任一类型的分组的占空比(例如，不考虑所传输的分组是第一类型还是第二类型)。第二占空比可以被认为是针对所有分组的总占空比或全局占空比、或者针对传输所有分组的总体或聚合(包括第一和第二类型的数据分组以及可能的其他分组)的占空比。第一上限可以小于(低于)第二上限。该确定可以基于网络条件，例如，网络流量而被执行。该方法还可以包括由网络节点向终端设备传输第二命令分组，第二命令分组包括第二上限的指示。第二上限的指示可以包括第二上限值的指示。该方法还可以还包括由终端设备根据小于或等于第二命令分组指示的第二上限的占空比而传输第一类型和第二类型中的任一类型的分组。

在实施例中，网络系统可以是根据LoRaWAN规范的网络系统。即，网络系统可以包括LoRaWAN。第一类型的数据分组可以是经确认的数据分组，并且第二类型的数据分组可以是未经确认的数据分组。第一命令分组和第二命令分组均可以符合DutyCycleReq命令。DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段可以包括指示上限的值的四个位和指示上限将被应用作为第一上限还是第二上限的一个位。取决于该一个位的值，相应的DutyCycleReq命令是第一命令分组或第二命令分组。DutyCyclePL字段的前三位(例如，位7:5)可以是 RFU位。第四位(例如，位4:4)可以是指示上限将被应用作为第一上限(例如，如果该位被设置；在这种情况下，DutyCycleReq命令将是第一命令分组)还是第二上限(例如，如果该位未被设置；在这种情况中，DutyCycleReq命令将是第二命令分组)的一个位。最后四位(例如，位3:0)可以指示上限的值。

如本领域技术人员将认识到的，以上公开的方法的处理可以由网络节点和/或终端设备实现。应当理解的是，以上针对数据传输方法做出的各个声明同样适用于这种网络节点和终端设备。

相应地，本公开另一方面涉及在网络系统(例如，无线网络系统，或包括无线子网的网络系统)中使用的网络节点。网络可以是 LPWAN。网络系统可以包括网络节点和终端设备(例如，一个或多个终端设备)。网络节点可以包括网络服务器。终端设备可以包括探测器和/或传感器。终端设备可以向网络节点传输(例如，可以被配置为传输或者可以传输)第一类型的数据分组和第二类型的数据分组。传输可以使用未经许可的频谱或频带。传输可以以非时隙(例如，ALOHA型)方式来执行。网络节点可以被要求在接收到第一类型的数据分组时向终端设备发送确认，并且可以不被要求在接收到第二类型的数据分组时向终端设备发送确认。即，网络节点可以在如下网络或通信标准、网络或通信规范、或网络或通信协议下操作，该网络或通信标准、网络或通信规范、或网络或通信协议要求网络节点在接收到第一类型的数据分组时向终端设备发送确认，但是不要求网络节点在接收到第二类型的数据分组时向终端设备发送确认。终端设备可以重新传输第一类型的数据分组，直到从网络节点接收到确认为止。网络节点还可以被配置为向终端设备发送第一命令分组，第一命令分组包括第一上限的指示。第一上限可以是针对终端设备传输第一类型的数据分组的第一占空比的上限。第一占空比可以被认为是特定于第一类型的数据分组的。第一上限的指示可以包括第一上限值的指示。在接收到第一命令分组之后，终端设备可以被要求根据小于或等于第一命令分组指示的第一上限的占空比而发送第一类型的数据分组。同时，终端设备可以被允许不考虑第一上限而发送第二类型的数据分组。即，终端设备对第二类型的数据分组的传输可以不受第一上限的限制。另外，网络节点可以被配置为在接收到第一类型的数据分组时向终端设备发送确认。另外，网络节点可以被配置为在接收到第二类型的数据分组时不向终端设备发送(或者放弃发送)确认。针对传输第一类型的数据分组的占空比的第一上限可以基于每个终端设备而被施加。

在实施例中，网络节点可以被配置为确定针对终端设备传输第一类型的数据分组的第一占空比的第一上限。该确定可以基于网络系统的网络条件，例如，网络流量而被执行。第一上限可以基于每个终端设备而被确定。

在实施例中，第一命令分组可以包括第一上限的指示以及第一上限将被终端设备应用于针对第一类型的数据分组传输的占空比的指示(例如，第一上限将被用作第一占空比的上限的指示)。第一上限将被终端设备应用于针对第一类型的数据分组传输的占空比的指示可以是位标志(例如，指示符位)。经设置的指示符位(例如，经设置的位标志)可以指示第一上限将被应用于用于第一类型的数据分组传输的占空比。

在实施例中，网络系统可以是根据LoRaWAN规范的网络系统。即，网络系统可以包括LoRaWAN。第一类型的数据分组可以是经确认的数据分组，并且第二类型的数据分组可以是未经确认的数据分组。第一命令分组可以符合DutyCycleReq命令。DutyCycleReq命令(即，体现第一命令分组的DutyCycleReq命令)的DutyCyclePL字段可以包括指示上限的值的四个位以及指示上限将被应用作为第一上限的一个位。DutyCyclePL字段的前三位(例如，位7:5)可以是 RFU位。第四位(例如，位4:4)可以是指示上限将被应用作为第一上限的一个位(例如，位标志)。最后四位(例如，位3:0)可以指示上限的值。

在实施例中，网络节点还可以被配置为确定针对终端设备传输数据分组(例如，针对终端设备传输数据分组，而不考虑数据分组的类型)的第二占空比的第二上限。即，第二占空比可以是针对传输第一类型和第二类型中的任一类型的分组的占空比(例如，不考虑所传输的分组是第一类型还是第二类型)。第二占空比可以被认为是针对所有分组的总占空比或全局占空比、或针对所有分组的总体或聚合(包括第一类型的数据分组和第二类型的数据分组以及可能的其他分组)传输的占空比。第一上限可以小于(低于)第二上限。该确定可以基于网络条件，例如，网络流量而被执行。网络节点还可以被配置为向终端设备传输第二命令分组，第二命令分组包括第二上限的指示。第二上限的指示可以包括第二上限值的指示。在接收到第二命令分组后，终端设备可以被要求根据小于或等于第二命令分组指示的第二上限的占空比而传输第一类型和第二类型中的任一类型的分组。

在实施例中，网络系统可以是根据LoRaWAN规范的网络系统。即，网络系统可以包括LoRaWAN。第一类型的数据分组是经确认的数据分组，并且第二类型的数据分组可以是未经确认的数据分组。第一命令分组和第二命令分组均可以符合DutyCycleReq命令。DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段可以包括指示上限的值的四个位以及指示上限被应用作为第一上限还是第二上限的一个位。取决于该一位的值，相应的DutyCycleReq命令是第一命令分组或第二命令分组。DutyCyclePL字段的前三位(例如，位7:5)可以是RFU 位。第四位(例如，位4:4)可以是指示上限将被应用作为第一上限 (例如，如果该位被设置；在这种情况下，DutyCycleReq命令将是第一命令分组)还是第二上限(例如，如果该位没有被设置；在这种情况下，DutyCycleReq命令将是第二命令分组)的一个位(例如，位标志)。最后四位(例如，位3:0)可以指示上限的值。

本公开另一方面涉及在网络系统(例如，无线网络系统、或者包括无线子网的网络系统)中使用的终端设备。网络可以是LPWAN。网络系统可以包括网络节点和终端设备。网络节点可以包括网络服务器。终端设备可以包括探测器和/或传感器。终端设备可以被配置为向网络节点传输感测值和/或探测值(一般为采样的数据值)。终端设备可以被配置为向网络节点传输第一类型的数据分组和第二类型的数据分组。传输可以使用未经许可的频谱或频带。传输可以以非时隙(例如，ALOHA型)方式执行。第一类型的数据分组可以是网络节点被要求在接收到时发送确认的数据分组，并且第二类型的数据分组可以是网络节点不被要求在接收到时发送确认的数据分组。即，网络节点可以在如下网络或通信标准、网络或通信规范、或网络或通信协议下操作，该络或通信标准、网络或通信规范、或网络或通信协议要求网络节点在接收到第一类型的数据分组时向终端设备发送确认，但是不要求网络设备在接收到第二类型的数据分组时向终端设备发送确认。终端设备可以重新传输第一类型的数据分组，直到从网络节点接收到确认为止。终端设备还可以被配置为从网络节点接收第一命令分组。第一命令分组可以包括针对终端设备传输第一类型的数据分组的第一占空比的第一上限的指示。第一占空比可以被认为是特定于第一类型的数据分组的。第一上限的指示可以包括第一上限的值的指示。终端设备还可以进一步被配置为根据小于或等于第一命令分组指示的第一上限的占空比而传输第一类型的数据分组。同时，终端设备可以传输第二类型的数据分组，而不考虑第一上限。即，终端设备对第二类型的数据分组的传输可以不受第一上限的限制。

在实施例中，第一命令分组可以包括第一上限的指示以及第一上限将被终端设备应用于针对第一类型的数据分组传输的指示(例如，第一上限将被用作第一占空比的上限的指示)。第一上限将被终端设备应用于针对第一类型的数据分组传输的占空比的指示可以是位标志(例如，指示符位)。经设置的指示符位(例如，经设置的位标志)可以指示第一上限将被应用于针对第一类型的数据分组传输的占空比。

在实施例中，终端设备还可以被配置为从网络节点接收第二命令分组。第二命令分组可以包括针对终端设备传输数据分组(例如，针对终端设备传输数据分组，而不考虑数据分组的类型)的第二占空比的第二上限的指示。即，第二占空比可以是针对传输第一类型和第二类型中的任一类型的数据分组的占空比(例如，不管所传输的分组是第一类型还是第二类型)。第二占空比可以被认为是针对所有分组的总占空比或全局占空比、或针对所有分组的总体或聚合 (包括第一类型的分组和第二类型的分组以及可能的其他分组)的传输的占空比。第一上限可以小于(低于)第二上限。第二上限的指示可以包括第二上限值的指示。终端设备还可以被配置为根据小于或等于第二命令分组指示的第二上限的占空比而传输第一类型和第二类型中的任一类型的分组。

在实施例中，网络系统可以是根据LoRaWAN规范的网络系统。即，网络系统可以包括LoRaWAN。第一类型的数据分组可以是经确认的数据分组，并且第二类型的数据分组可以是未经确认的数据分组。第一命令分组和第二命令分组均可以符合DutyCycleReq命令。DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段可以包括指示上限的值的四个位以及指示上限将被应用作为第一上限还是第二上限的一个位。取决于该一位的值，相应的DutyCycleReq命令是第一命令分组或第二命令分组。DutyCyclePL字段的前三位(例如，位7:5)可以是 RFU位。第四位(例如，位4:4)可以是指示上限将被应用作为第一上限(例如，如果该位被设置；在这种情况下，DutyCycleReq命令将是第一命令分组)还是第二上限(例如，如果该位未被设置；在这种情况下，DutyCycleReq命令将是第二命令分组)的一个位(例如，位标志)。最后四位(例如，位3:0)可以指示上限的值。

将理解的是，方法步骤和装置特征可以通过很多方式互换。具体地，如本领域技术人员将理解的是，所公开的方法的细节可以由网络节点和/或终端设备实现。

附图说明

下面参考附图说明本公开的示例实施例，其中：

图1示意性地示出了网络系统的示例；

图2是示出根据本公开的实施例的方法的示例的流程图；

图3是示出根据本公开的实施例的另一方法的示例的流程图；

图4是示出图2和图3的方法的附加步骤的示例的流程图；

图5示意性地示出了LoRaWAN中的终端设备的类的概览；

图6A、6B、6C、6D和图7A、7B示意性地示出了LoRaWAN 中的MAC消息格式的细节；

图8A、8B示意性地示出了LoRaWAN的DutyCycleReq命令的细节；

图9示意性地示出了LoRaWAN中的上行链路时序图；

图10示意性地示出了根据本公开的实施例的DutyCycleReq命令的扩展。

具体实施方式

图1示意性地示出了可以应用本公开的实施例的网络(网络系统)1的示例。该网络可以是LPWAN。网络系统1包括网络节点10 (例如，包括网络服务器)和一个或多个终端设备20(例如，包括一个或多个传感器和/或探测器)。终端设备20可以通过无线连接 40与相应的网关30无线地通信。网关30进而可以通过有线或无线通信(例如，回程连接)与网络节点10通信。特别地，一个或多个终端设备20还可以直接与网络节点10无线地通信，在这种情况下可以省略网关30。总体上，一个或多个终端设备20可以被认为与网络节点10无线地通信(直接地或者经由相应的网关30)。因此，网络系统1总体上可以被认为是无线网络系统，或者包括无线子网的网络系统。终端设备20和网络节点10之间的无线通信的至少一部分可以在未经许可的频谱中执行和/或以ALOHA型方式执行(例如，以非同步和/或非时隙方式)。例如，终端设备20和相应的网关30 之间的无线通信可以在未经许可的频谱中执行和/或以ALOHA型方式(例如，以非同步和/或非时隙方式)执行。为了简洁起见，贯穿本文档，终端设备20和网络节点10之间经由相应网关30的通信(其中终端设备20和网关30之间的通信在未经许可的频谱中执行和/或以ALOHA型方式(例如，以非同步和/或非时隙方式)执行)也将被称为终端设备20和网络节点10之间的在未经许可的频谱中执行和/或以ALOHA型方式(例如，以非同步和/或非时隙方式)执行的无线通信。

通常，针对在未经许可的频谱中操作的网络系统的标准(例如， LoRaWAN)定义了网络服务器对其的确认是必需的数据分组，以及不需要网络服务器对其的确认的数据分组。贯穿本公开，前者被称为第一类型的数据分组。LoRaWAN的经确认的数据分组是第一类型的数据分组的示例。贯穿本公开，后者被称为第二类型的数据分组。 LoRaWAN的未经确认的数据分组是第二类型的数据分组的示例。图 1中的一个或多个终端设备20可以(例如，经由相应网关30)向网络节点10传输第一类型的分组和第二类型的分组。一个或多个终端设备20可以无限期地重新传输第一类型的数据分组(即，对第一类型的给定分组的无限多的重传)，除非(例如，直到)(即，经由相应网关30)从网络节点10接收到确认(例如，ACK分组)。这可能导致网络流量和分组冲突的显著增加，从而导致分组丢失率的显著增加。另一方面，终端设备20可以重新传输第二类型的数据分组达预定(以及可配置的)次数。

宽泛地说，本公开解决了上述问题，并且能够向网络服务器提供保持第一类型的数据分组(例如，经确认的数据分组)量的改进手段，从而使得来自网络服务器的确认的量受到控制。

出于这个目的，由这样的标准采用的占空比原则被扩展如下：在如由法规(并且例如，由LoRaWAN)定义的总占空比概念上(该法规被应用于由终端设备传输的数据分组的总量)，引入了针对第一类型的数据分组(例如，经确认的数据分组)的附加的第一占空比，该第一占空比低于总占空比。在不考虑数据分组是第一类型还是第二类型的情况下的数据分组传输的占空比(例如，整体占空比、全局占空比、或者总占空比)被称为第二占空比。第一占空比和第二占空比的上限分别被称为第一上限和第二上限。

这里以及在本文档的其余部分，术语“占空比”意在指示对于给定设备，在给定时间段内，空中时间(在此期间发生传输的时间段) 与给定时间段的总时间段之间的比例。即，占空比意在指示对于给定设备，发生传输的一部分时间。例如，总时间段可以是一数据分组传输和下一数据分组传输之间的时间。下面将进一步给出用于基于给定占空比来确定不可以执行传输的时间段的示例。

由终端设备20传输的第一类型的数据分组(例如，经确认的数据分组)量(数量)应当受到第一占空比的特定上限的限制。第一上限可以是针对LoRaWAN示例的特定的经确认的占空比(CDC)。第一上限(例如，CDC)可以是可以由网络服务器基于每个终端设备配置的。第一上限可以永久性(例如，在SLA的上下文中)或者临时地(例如，用以应对网络问题)使用。下面将参考图2和图3 描述用于配置第一上限的方法的示例。

图2的流程图中示出了根据本公开的实施例的方法的示例。在步骤S2010处，网络节点10向一个或多个终端设备20中的终端设备20传输第一命令分组，该第一命令分组包括第一上限的指示(例如，值)。第一命令分组还可以包括第一上限将由终端设备20应用于第一类型的数据分组传输的占空比的指示。网络节点10可以直接地或经由网络系统1的网关30传输第一命令分组。第一上限是针对终端设备20传输第一类型的数据分组的第一占空比的上限。第一占空比可以被认为是特定于第一类型的数据分组的。通过向不同的终端设备20传输第一命令分组，针对第一类型的数据分组传输的占空比的第一上限可以基于每个终端设备而被施加。即，一个或多个终端设备20中的不同终端设备20可以接收不同的第一上限(并且在不同的第一上限下操作)。在步骤S2020处，终端设备20根据小于或等于由第一命令分组指示的第一上限的占空比而传输(例如，开始传输)第一类型的数据分组。即，在从网络节点10接收到第一命令分组之后，终端设备20执行第一类型的数据分组传输，以满足由第一上限施加的占空比要求。终端设备20直接地或者经由网络系统 1的网关30向网络节点10传输第一类型的数据分组。同时，终端设备可以传输第二类型的数据分组而不考虑第一上限。即，终端设备对第二类型的数据分组传输不受第一上限的限制。

在图2的示例方法中，借助第一命令分组向给定终端设备20指示的第一上限可以例如基于针对该给定终端设备20的SLA而被确定。基于SLA确定的这种第一上限可以在时间上恒定。替代地，(一个或多个)第一上限可以由网络节点10动态地确定。例如，可以基于网络系统1的网络条件(例如，网络流量)确定(一个或多个) 第一上限。

图3的流程图中示出了根据本公开的实施例的这种方法的示例。在步骤S3010处，网络节点10确定针对终端设备20传输第一类型的数据分组的第一占空比的第一上限。该确定可以是基于网络系统的网络条件执行的。例如，该确定可以基于网络系统1的(例如，当前的或预计的)网络流量执行。替代地或另外，该确定可以基于网络节点10在每个时间单位接收的第一类型的分组的总数(例如，第一类型的分组的接收速率)和/或网络节点10在每个时间单位发送的确认的数目(例如，确认的传输速率)执行。相应地，针对终端设备20的第一上限可以由网络节点10连续和/或周期性地确定。第一上限可以被动态地确定。在步骤S3020处，网络节点10向一个或多个终端设备20中的终端设备20传输第一命令分组，该第一命令分组包括所确定的第一上限的指示(例如，值)。除此之外，步骤 S3020对应于上述步骤S2010。在步骤S3030处，终端设备20根据小于或等于由第一命令分组指示的第一上限的占空比而传输(例如，开始传输)第一类型的数据分组。除此之外，步骤S3030对应于上述步骤S2020。

在图2和图3中，针对第一类型的数据分组传输的占空比的第一上限可以基于每个终端设备而被确定和/或施加。即，对于不同的终端设备20和/或在不同终端设备20上可以施加不同的第一上限。

图4的流程图中示出了可以在图2和图3的方法之一的上下文中执行的附加步骤的示例。根据这些附加步骤，可以确定并施加用于(一个或多个)终端设备20的数据分组传输的总占空比。总占空比的第二上限可以低于由法规设置的上限。可以施加第二上限，以便控制总网络流量。

在步骤S4010处，网络节点10确定针对由终端设备20传输数据分组的第二占空比的第二上限。第二占空比是针对传输第一类型和第二类型中的任一类型的分组的占空比(例如，不考虑所传输的分组是第一类型还是第二类型)。因此，第二占空比可以被认为是针对所有分组的总占空比或全局占空比，或者针对传输所有分组的总体或聚合(包括第一类型和第二类型的数据分组以及可能的其他数据分组)的占空比。第二上限通常大于(或等于，在极端情况下) 第一上限。第二上限的确定可以基于网络系统1的网络条件而执行。例如，可以基于网络系统1的(例如，当前的或预计的)网络流量而确定第二上限。在步骤S4020处，网络节点10向终端设备20传输第二命令分组，该第二命令分组包括第二上限的指示(例如，值)。第二命令分组还可以包括第二上限将由终端设备20应用于传输第一类型和第二类型中的任一类型的数据分组的占空比的指示。网络节点10可以直接地或者经由网络系统1的网关30传输第二命令分组。通过向不同终端设备20传输第二命令分组，针对传输数据分组的占空比的第二上限可以基于每个终端而被确定和施加。即，一个或多个终端设备20中的不同终端设备20可以接收不同的第二上限并且在不同的第二上限下操作。在步骤S4030处，终端设备20根据小于或等于由第二命令分组指示的第二上限的占空比而传输第一类型和第二类型中的任一类型的分组。即，在从网络节点10接收第二命令分组之后，终端设备20执行第一类型和第二类型的数据分组传输，以便满足第二上限所施加的占空比要求。一般，终端设备20根据小于或等于第二上限的占空比而传输任意类型的分组(通常，可以假定第一类型和第二类型的数据分组占据了终端设备20的总传输的大部分)。换言之，终端设备的总分组传输(例如，第一类型和第二类型的数据分组以及可能的其他分组)受到第二上限的限制。这里，应当理解的是，第一类型的数据分组传输仍然需要满足第一上限所施加的限制。终端设备20直接地或者经由网络系统1的网关30向网络节点10传输第一类型和第二类型的数据分组(以及可能的任何其他分组)。

根据本公开的实施例的网络节点10可以被配置为执行上述步骤 S2010、S3010、S3020、S4010、以及S4020中的任意步骤或所有步骤。网络节点10可以包括被配置为执行上述步骤S2010、S3010、 S3020、S4010、以及S4020中的任意步骤或所有步骤的网络服务器。至此，网络节点10或网络服务器可以包括用以确定第一上限和/或第二上限的装置(例如，处理单元或处理器)、以及用于传输第一命令分组和/或第二命令分组的装置(例如，传输单元或发送器)。网络节点10或网络服务器还可以包括用于接收第一类型的数据分组和 /或第二类型的数据分组的装置(例如，接收单元或接收器)。用于传输的装置还可以被配置为响应于所接收的第一类型的数据分组而传输确认。在实施例中，网络节点10或网络服务器可以包括处理器和其上存储有指令的存储器，这些指令可以由处理器执行。处理器可以被配置为确定第一上限和/或第二上限。处理器还可以被配置为指令耦合到处理器的发送器传输第一命令分组和/或第二命令分组。处理器还可以进一步被配置为从耦合到处理器的接收器接收第一类型的数据分组和/或第二类型的数据分组。

根据本公开的实施例的终端设备20可以被配置为执行上述步骤 S2020、S3030、和S4030中的任意步骤或所有步骤。至此，终端设备可以包括用于接收第一命令分组和/或第二命令分组的装置(例如，接收单元或接收器)。终端设备20还可以包括用于根据适用的占空比/上限传输第一类型的数据分组和/或第二类型的数据分组的装置 (例如，传输单元或发送器)。用于接收的装置还可以被配置为接收网络节点10响应于第一类型的数据分组而传输的确认。终端设备 20可以包括一个或多个传感器和/或探测器。在实施例中，终端设备20可以包括处理器和其上存储有指令的存储器，这些指令可由处理器执行。处理器可以被配置为从耦合到处理器的接收器接收第一命令分组和/或第二命令分组，并且进一步从接收器接收网络节点10 传输的确认。处理器还可以被配置为指令耦合到处理器的发送器根据适用的占空比/上限传输第一类型的数据分组和/或第二类型的数据分组。

如上所述，通过根据本公开的实施例的方法，网络运营商通过配置大体上低于如法规所施加的总占空比的第一上限(例如，CDC)，获得了强制终端设备对第一类型的数据分组(例如，经确认的数据分组)的有限使用的方法。

在示例场景中，网关(或网络节点)支持5000个终端设备(终端节点)，平均将它们的数据的20％作为第一类型的数据分组(例如，经确认的数据分组)传输。假设每个终端设备在时间段T上传输一个分组，这意味着每个时间段T有5000个分组，这些分组中的 1000个数据分组是第一类型的数据分组。当对于50％的终端设备将第一类型的数据分组的比例被限制到5％(例如，通过减小它们的第一上限)时，第一类型的数据分组量将被减少到最多625。

因此，根据本公开的实施例的方法确保了所涉及的网关(或网络节点)可以更好地遵守适用的占空比约束。在上述示例场景中，网络节点必须传输的确认(例如，ACK)的数目减少了将近40％。另外，根据本公开的方法创建了用以区分终端设备类别之间的行为的附加方法，并且因而扩大了与应用提供商定义定制SLA的可能性。更进一步地，根据本公开的方法允许将终端设备转向对第二类型的数据分组(例如，未经确认的数据分组)的扩展使用，通过适当的流量工程措施(例如，如本公开中其他地方描述的)可以更好地保持针对第二类型的数据分组的重传机制在网络节点的控制下。

现在将参考LoRaWAN网络协议(例如，根据LoRaWAN规范的版本1.0、版本1.0.1、或版本1.0.2)描述可以应用本公开的示例实施例的具体网络系统。LoRa^TM是针对由Semtech开发的长距离低功率低数据速率应用的无线调制。

LoRaWAN^TM网络协议被优化用于电池供电的终端设备，该终端设备可以是移动的或者被安装在固定位置。LoRaWAN网络通常被布局在星中星(star-of-stars)拓扑结构中，其中网关(网关也被称为集线器或基站)在终端设备(终端设备也被称为微粒(mote))和后台处的中央网络服务器之间中继消息。网关可以经由标准IP连接连接到网络服务器，同时终端设备使用单跳LoRa^TM或频移键控(FSK) 通信被连接到一个或多个网关。所有通信通常都是双向的，尽管从终端设备到网络服务器的上行链路通信被预期为主要的流量。

终端设备和网关之间的通信在不同频率信道上以不同数据速率传播。数据速率的选择可以是通信距离和消息持续时间之间的折中，利用不同数据速率的通信不会相互干扰。LoRa数据速率可以在0.3 kbps到50kbps范围之间。为了使终端设备的电池寿命和总网络容量最大化，LoRa网络基础设施可以借助于自适应数据速率(ADR)方案来单独管理每个终端设备的数据速率和RF输出。

终端设备可以在任意时间的任何可用信道上使用任何可用的数据速率进行传输，只要遵守以下规则：

·终端设备针对每次传输以伪随机方式改变信道。结果频率分集使得系统对于干扰更加稳健。

·终端设备遵守相对于所使用的子带和当地法规的最大传输占空比。

·终端设备遵守相对于所使用的子带和当地法规的最大传输持续时间(或停留时间)。

每个子带的最大传输占空比(例如，对于传输占空比的上限) 和停留时间可以是区域特定的。

本文档中没有描述对于中间元件(例如，转发器)的支持，但是对于封装开销的有效负载限制被包括在LoRaWAN规范(例如，LoRaWAN规范的版本1.0、版本1.0.1、或版本1.0.2中，这些版本被整体结合于此)中。转发器被定义为使用LoRaWAN作为其回程机制。

在LoRaWAN的当前描述中，MAC命令是写入LinCheckReq，位和位字段是写入FRMPayLoad，常量是写入RECEIVE_DELAY₁，变量是写入N。另外，所有多八位字节字段的八位字节顺序是小端， EUI是八个字节的多八位字节字段，并作为小端被传输，默认RFU 位被设置为零。

接下来，将描述LoFaWAN终端设备的类(LoRaWAN类)。所有LoRaWAN设备至少实现如本文档中描述的类A功能。另外，它们可以实现如本文中还描述的名为类B、类C的选项或者待定义的其他选项。在所有情况中，它们必须保持与类A兼容。

不止实现类A的设备在本文档中被统称为“高级终端设备”。 LoRa网络区分基本LoRaWAN(称为类A)和可选特征(类B、类C 等)。图5示意性地示出了关于LoRaWAN类A、B、和C的概述：

·双向终端设备(类A)：类A的终端设备允许双向通信，因此每个终端设备的上行链路传输后面跟着两个短下行链路接收窗。由终端设备调度的传输时隙基于其自身的通信需求，并且具有基于随机时间的小变化(ALOHA型协议)。这种类A操作是供应用的最低功率终端设备系统，其仅要求在终端设备发送上行链路传输不久之后的来自服务器的下行链路通信。在任意其他时间处，来自服务器的下行链路通信将必须等到下一调度的上行链路为止。

·具有经调度的接收时隙的双向终端设备(类B)：类B的终端设备允许更多的接收时隙。除了类A随机接收窗以外，类 B设备在所调度的时间处开启额外的接收窗。为了使终端设备在所调度的时间处开启接收窗，其从网关接收时间同步信标。这使得服务器知晓终端设备何时在侦听。

·具有最大接收时隙的双向终端设备(类C)：类C的终端设备接近连续地开启接收窗，并且仅在进行传输时关闭接收窗。类C终端设备将使用比类A或类B更多功率进行操作，但是它们提供了用于服务器到终端设备的通信的最短延时。

接下来，将描述LoRaWAN中的MAC消息格式。所有LoRa上行链路和下行链路消息携带如下PHY有效负载(Payload)，该PHY 有效负载以单个八位字节MAC报头(MHDR)开始，然后跟着MAC 有效负载(MACPayload)，以4个八位字节的消息完整性代码(MIC) 结束。图6和图7示出了MAC消息格式的细节。图6A示意性地示出了无线电PHY结构。值得注意的是，图中的CRC*仅在上行链路消息上可用。图6B示意性地示出了PHY有效负载结构。图6C示意性地示出了MAC有效负载结构。图6D示意性地示出了帧报头结构。

图7A示意性地示出了MAC层(PHYPayload)。MACPayload 字段的最大长度(M)可以是区域特定的。图7B示意性地示出了 MAC报头(MHDR字段)。MAC报头指定消息类型(MType)，并且根据LoRaWAN层规范的帧格式的主要版本(Major)对帧进行编码。

接下来，将描述LoRaWAN中的消息类型(由MType位字段指示)。LoRaWAN区分六个不同的MAC消息类型：加入请求、加入接受、未经确认的数据上/下、以及经确认的数据上/下。表1中总结了这些消息类型。

表1：MAC消息类型

LoRaWAN的空中启动过程使用加入请求消息和加入接受消息。

数据消息被用来传输MAC命令和应用数据，它们可以一起被结合在单个消息中。经确认的数据消息必须由接收器确收，而未经确认的数据消息不要求确认。专有消息可以用来实现非标准消息格式，这些格式与标准消息不具有互操作性，但是仅必须用在具有对专有扩展的共识的设备中间。针对不同的消息类型，通过不同方式来确保消息完整性。

接下来，将描述LoRaWAN中的MAC命令(MAC命令分组)。对于网络管理，可以排他地在网络服务器与终端设备上的MAC层之间交换MAC命令集。MAC层命令对于终端设备上运行的应用、或应用服务器、或应用始终不可见。单个数据帧可以包含任意序列的 MAC命令，这些MAC命令被捎带(piggyback)在FOpts字段中或者作为单独数据帧发送时，在FRAMPayload字段中将FPort字段设置为0。所捎带的MAC命令总是在不经加密的情况下被发送，并且必须不超过15个八位字节。作为FRMPayload发送的MAC命令总是被加密，并且必须不超过最大FRMPayload长度。不应当向窃听者公开其内容的MAC命令必须在单独数据消息的FPMPayload中发送。

表2：MAC命令

MAC命令包括1个八位字节的命令标识符(CID)及其后跟随的可能为空的命令专用八位字节序列。表2总结了MAC命令的示例。

MAC命令的长度没有被明确给出，但是必须被MAC实施方式隐含地知晓。因此，不能跳过未知的MAC命令，并且第一个未知的 MAC命令终止MAC命令序列的处理。因此，建议根据首次引入MAC 命令的LoRaWAN规范的版本对MAC命令进行排序。这样，即使仅在比所实现的LoRaWAN规范更新的版本中指定了MAC命令，也可以处理直到所实现的LoRaWAN规范的版本的所有MAC命令。

由网络服务器调整的任意值(例如，RX2、新的信道定义或调整后的信道定义)仅在终端设备下次加入之前保持有效。因此，在每次成功加入过程之后，终端设备再次使用默认参数，并且由网络服务器决定根据需要再次调整这些值。

接下来，将描述LoRaWAN中的终端设备传输占空比。DutyCycleReq命令由网络协调器用来限制终端设备的最大聚合传输占空比。聚合传输占空比(aggregated transmitduty cycle)对应于所有子带上的传输占空比。图8A示出了DutyCycleReq有效负载。图 8B示意性地示出了DutyCycleReq有效负载的DutyCyclePL字段。

所允许的最大终端设备传输占空比由下式给出：

MAxDutyCycle的有效范围为[0：15]。除了由区域法规设置的限制以外，值0对应于“没有占空比限制”。

终端设备利用DutyCycleAns命令对DutyCycleReq进行应答。 DutyCycleAns MAC应答不包含任何有效负载。

接下来，将描述LoRaWAN的物理层。LoRaWAN在7.1EU 863-870MHz ISM频带中操作。对于EU863-870前导格式，应当使用表3中给出的同步字。

调制	同步字	前导长度
			LORA	0x34	8个符号
GFSK	0xC194C1	5个字节

表 3：EU863-870同步字

在欧洲，ISM频带中的无线电频谱分配由ETSI[EN300.220]定义。网络信道可以由网络运营商自由指派。但是，表4中给出的三个默认信道必须在每个EU868MHz终端设备中实现。这些信道是所有网络网关应当始终侦听的最小设置。

表4：EU863-870默认信道

为了访问物理介质，ETSI法规施加了一些限制条件，诸如，发送器可以处于开启状态的最长时间或者发送器每小时可以发送的最长时间。ETSI法规允许使用占空比限制或所谓的先听后说自适应频率捷变(LBT AFA)传输管理的选项。当前的LoRaWAN规范排他地使用符合ETSI法规的占空比受限制传输。

LoRaWAN可以强制实施每个子频带(sybband)的占空比 (DutyCycle)限制。每当在给定的子频带中传输帧时，针对该子频带记录帧的发射时间和空中持续时间(TimeOnAir)。在接下来的 Toff秒期间不能再次使用相同的子频带，其中：

在给定子频带的不可用时间期间，设备仍然能够在另一子频带上传输。如果所有子频带都不可用，则设备在进行任何其他传输之前必须等待。设备根据子频带的可用性来调整其跳频序列。

示例：设备刚刚在一个默认信道上传输0.5秒长的帧。该信道处于允许1％的占空比的子频带中。因此，整个子频带(868-868.6)将在49.5秒中不可用。

EU868MHz ISM频带终端设备应当使用下面的默认参数：

·默认辐射发送1个输出功率：14dBm。

EU868MHz终端设备应当能够在863-870MHz频带中操作，并且应当以存储至少16个信道的参数的信道数据结构为特征。信道数据结构对应于频率和该频率上可用的一组数据速率。前三个信道对应于868.1、868.3、和868.5MHz/DRo至DR5，并且必须在每个终端设备中实现。这些默认信道不能通过NewChannelReq命令被修改，并且可以保证终端设备和网络网关之间的最小共用信道集。

表5给出了应当被终端设备用来广播JoinReq消息的频率的列表。JoinReq消息传输占空比不应当超过0.1％。

表5：EU863-870JoinReq信道列表

接下来，将描述针对LoRaWAN的示例和应用信息。

图9示意性地示出了用于经确认的数据消息(经确认的数据分组)的上行链路时序图。该图特别地示出了由尝试传输两个经确认的数据帧(Data0和Data1)的终端设备所遵循的步骤。终端设备首先在任意时刻并且在任意信道上传输包含Data0有效负载的经确认的数据帧。通过向前一上行链路帧计数器加1而简单地得出帧计数器Cu。网络接收帧并生成下行链路帧，该下行链路帧具有使用终端设备的第一接收窗精确地在RECEIVE_DELAY₁秒后设置的ACK 位。该下行链路帧与Data0上行链路使用相同的数据速率和相同的信道。下行链路帧计数器Cd也是通过向去往特定终端设备的最后下行链路加1而得出的。如果不存在未决下行链路有效负载，则网络应当生成没有有效负载的帧。在本示例中，没有接收到携带ACK位的帧。

如果终端设备没有在紧接在上行链路传输之后的两个接收窗之一中接收到ACK位被设置的帧，则其可以在第二接收窗之后的至少 ACK_TOMEOUT秒再次重新发送具有相同的有效负载的相同帧和帧计数器。该重新发送必须在另一信道上实现，并且必须像任何其他正常传输一样遵守占空比限制。如果这一次终端设备在其第一接收窗期间接收到ACK下行链路，则一旦ACK帧被解调，终端设备即可以在新信道上传输新的帧。

接下来，将描述由终端设备提供商在供应时提供给LoRaWAN 中的网络服务器的合约的建议。有关终端设备及其特性的配置数据必须在供应时由网络服务器知晓。所供应的数据被称为“合约”。该合约不能由终端设备提供，并且必须由终端设备提供商使用另一信道(带外通信)供应。这种终端设备合约可以被存储在网络服务器中。其可以被应用服务器和网络控制器用来调整算法。

这种数据将包括：

·终端设备专用的无线电参数(例如，设备频率范围、设备最大输出功率、设备通信设置-RECEIVE_DELAY₁、 RECEIVE_DELAY₂)

·应用类型(例如，警报、计量、资产跟踪、监督、网络控制)

接下来将描述在前述网络系统1是LoRaWAN(例如，根据 LoRaWAN规范的网络系统、或者包括LoRaWAN的网络系统)的情况下根据本公开的方法的实施方式。在这种情况中，第一类型的数据分组是经确认的数据分组，并且第二类型的数据分组是未经确认的数据分组。

对于这种实施方式，第一命令分组基于现有的LoRaWAN MAC 命令。具体地，第一命令分组符合LoRaWAN的DutyCycleReq命令。 DutyCycleReq命令(即，体现第一命令分组的DutyCycleReq命令) 的DutyCyclePL字段包括指示(针对占空比的)上限的值的四个位以及指示上限将被应用作为第一上限的一个位。DutyCyclePL字段的前三位(例如，位7:5)可以是RFU位。第四位(例如，位4:4) 可以是指示上限将被应用作为第一上限的一个位(例如，位标志)。最后四位(例如，位3:0)可以指示上限的实际值。

DutyCycleReq命令还可以用于实现第二命令分组。即，第一命令分组和第二命令分组均可以符合LoRaWAN的DutyCycleReq命令。同样，DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段包括指示上限的值的四个位。DutyCyclePL字段还包括用于区分第一命令分组和第二命令分组的一个位。即，该一个位指示上限将被应用作为第一上限还是第二上限。经设置的一个位可以指示上限将被应用作为第一上限，即，相应的DutyCycleReq命令充当第一命令分组。相反，未被设置的一个位可以指示上限将被用作第二上限，即，相应的 DutyCycleReq命令充当第二命令分组。换言之，取决于该一个位的值，相应的DutyCycleReq命令是第一命令分组或第二命令分组。 DutyCyclePL字段的前三位(例如，位7:5)可以是RFU位。第四位(例如，位4:4)可以是指示上限将被应用作为第一上限(例如，如果该位被设置；在这种情况中，DutyCycleReq命令将是第一命令分组)还是第二上限(例如，如果该位为被设置；在这种情况中， DutyCycleReq命令将是第二命令分组)的一个位。最后四位(例如，位3:0)可以指示上限的实际值。

换言之，网络节点(例如，网络服务器)可以经由LoRaWAN MAC 命令限制经确认的数据分组(消息)的发送。出于这个目的，对现有LoRaWAN命令中的DutyCyclePL字段的使用可以如图10中所示地被扩展。DutyCyclePL字段总共具有8个位(1个字节)。图10 中的第一行通过格式a：b(其中a>b)指示八位中的相应位，表示位位置a到位位置b。图10中的第二行指示如何使用各个位。从图中可以看出，DutyCyclePL字段具有1010、1020、1030三个部分。第一部分1010使用3个位(位7至5)，并且包括RFU位。值得注意的是，LoRaWAN中的DutyCyclePL字段(即，没有当前提出的扩展)包括四个RFU位，这四个RFU位中的一位现在被用作 ConfData位(第二部分1020)。ConfData位用来向终端设备指示对指定占空比的使用(例如，上限；MaxDCycle)被全局应用(例如，作为第二上限；ConfData＝0)还是被具体应用于经确认的数据分组(例如，作为第一上限；ConfData＝1)。指定占空比在第三部分1030的4个位(位3至0)中被指定。特定于经确认的数据的占空比(例如，第一上限)将被称为经确认的数据占空比(CDC)。值得注意的是，在本段以及接下来的段落中，术语“占空比”和“上限”可以同义使用。但是，将理解的是，这两个术语被理解为由相应的终端设备向传输施加限制。具体地，将理解的是，这里提到的占空比充当实际占空比的上限，相应的终端设备利用该实际占空比传输分组。MaxDCycle字段保持与LoRaWAN规范中相同的含义和格式。因此，对于占空比的实际上限(例如，第一上限或CDC)由下式给出：

作为该命令的结果，相应的终端设备将经确认的数据的数量约束到符合CDC的量。

对于全局占空比(例如，第二上限)，值MaxDCycle＝0，这意味着，除了由区域法规设置的限制之外，“没有占空比限制”。

最大值MaxDCycle＝15对应于0.003％的CDC值，该CDC值可以用来基本禁用由相应终端设备对经确认的数据的传输。

针对经确认的数据分组的占空比不应当超过应用于所传输的分组全体的全局占空比。

针对LoRaWAN规范，全局占空比(ConfData＝0)的含义和格式没有改变。

对应的DutyCycleAns MAC命令没有改变，并且像以前一样用于向网络服务器确认DutyCycleReq。

哪些终端设备被选择用于应用特定的CDC，以及向它们分配哪些CDC值，一方面可以取决于投射到SLA中的与应用提供商的协议。另一决定准则可以基于由网络服务器采集的关于终端设备在某时间段上的传输成功率的统计信息。具有对于未经确认的数据的成功传输的良好跟踪记录的终端设备可以被标识并且被选择用于此。将选择好的重传计数器(Nb Trans)与过早终止这样的重传序列的可能性结合在一起，一方面确保了高QoS等级，另一方面可以避免不必要的重传，并且所有这些都基于完全在网络服务器控制下的并且完全由当前LoRaWAN标准支持的机制。另一决定准则可以基于网络系统的条件(例如，网络流量)。

以上参考LoRaWAN规范描述了本发明的示例实施例。但是，本发明不应当被理解为将其可用性限制到根据LoRaWAN规范的网络。相反，本发明可以用于各种网络。具体地，本发明适用于如下网络，在网络中在未许可的频谱或频带中发送传输，和/或在该网络中以非时隙(例如，ALOHA型)方式进行传输。

在没有预期限制的条件下，本发明可以应用于以下标准：

·NB-IoT(窄带物联网)-由3GPP标准主体标准化的技术。

·LTE-MTC(LTE-机器型通信)-这种基于标准的技术族支持若干技术类别，诸如，适用于IoT的Cat-1和CatM1。

·EC-GSM-IoT(扩展覆盖-GSM-IoT)-支持现有蜂窝网络对于 LPWA IoT应用的新功能。EC-GSM-IoT可以通过在非常大型的GSM覆盖区上部署的新软件而被激活，从而添加更多覆盖区域来服务IoT设备。

·LoRaWAN-旨在用于在区域、国家、全球网络中的无线电池操作的物品的网络协议。

·RPMA(随机相位多址接入)-采用具有多个接入的直接序列扩频(DSS)的技术通信系统。

·Sigfox-支持远程设备使用超窄带(UNB)技术连接的无线通信系统。

应当注意的是，上述方法特征与出于简明的原因而可能未被明确描述的各装置特征(网络节点或网络服务器，以及终端设备二者) 相对应。本文档的公开被认为还扩展到这样的装置特征。

应当注意的是，说明书和附图仅示出了所提出的方法的原理。本领域技术人员将能够实现虽然在本文中没有明确描述或示出，但是体现了本发明的原理并且被包括在本公开的精神和范围内的各种布置。另外，本文档中概述的所有示例和实施例主要旨在明确地仅用于说明性目的，以帮助读者理解所提出的方法的原理。另外，本文中提供本发明的原理、方面、和实施例的所有陈述及其特定示例旨在涵盖其等同物。

Claims

1.一种网络系统(1)中的数据传输方法，所述网络系统(1)包括网络节点(10)和终端设备(20)，其中所述终端设备(20)能够向所述网络节点(10)传输第一类型的数据分组和第二类型的数据分组，并且其中所述网络节点(10)被要求在接收到所述第一类型的数据分组时向所述终端设备(20)发送确认，并且不被要求在接收到所述第二类型的数据分组时向所述终端设备(20)发送确认，所述方法包括：

由所述网络节点(10)向所述终端设备(20)传输第一命令分组，所述第一命令分组包括第一上限的指示，所述第一上限与所述第一类型的数据分组量有关，并且所述第一上限是针对所述终端设备(20)传输所述第一类型的所述数据分组的第一占空比的上限，其中占空比指示针对给定设备，传输发生的时间段；以及

由所述终端设备(20)根据小于或等于由所述第一命令分组指示的所述第一上限的占空比而传输所述第一类型的所述数据分组。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

由所述网络节点(10)基于所述网络系统(1)的网络条件，确定所述第一上限。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一命令分组包括所述第一上限的所述指示以及所述第一上限将由所述终端设备(20)应用于传输所述第一类型的所述数据分组的所述占空比的指示。

4.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：

由所述网络节点(10)确定针对所述终端设备(20)传输数据分组的第二占空比的第二上限；

由所述网络节点(10)向所述终端设备(20)传输第二命令分组，所述第二命令分组包括所述第二上限的指示；以及

由所述终端设备(20)根据小于或等于由所述第二命令分组指示的所述第二上限的占空比而传输所述第一类型和所述第二类型中的任一类型的分组。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述网络系统(1)是根据LoRaWAN规范的网络系统，所述第一类型的所述数据分组是经确认的数据分组，并且所述第二类型的所述数据分组是未经确认的数据分组，所述第一命令分组符合DutyCycleReq命令，并且所述DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段包括指示上限的值的四个位和指示所述上限将被应用作为所述第一上限的一个位。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述网络系统(1)是根据LoRaWAN规范的网络系统，所述第一类型的所述数据分组是经确认的数据分组，并且所述第二类型的所述数据分组是未经确认的数据分组，所述第一命令分组和所述第二命令分组均符合DutyCycleReq命令，并且所述DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段包括指示上限的值的四个位和指示所述上限将被应用作为所述第一上限还是所述第二上限的一个位。

7.一种在网络系统(1)中使用的网络节点(10)，所述网络系统(1)包括所述网络节点(10)和终端设备(20)，其中所述终端设备(20)能够向所述网络节点(10)传输第一类型的数据分组和第二类型的数据分组，并且其中所述网络节点(10)被要求在接收到所述第一类型的数据分组时向所述终端设备(20)发送确认，并且不被要求在接收到所述第二类型的数据分组时向所述终端设备(20)发送确认，其中所述网络节点(10)被配置为：

向所述终端设备(20)传输第一命令分组，所述第一命令分组包括第一上限的指示，所述第一上限与所述第一类型的数据分组量有关，并且所述第一上限是针对所述终端设备(20)传输所述第一类型的所述数据分组的第一占空比的上限，其中占空比指示针对给定设备，传输发生的时间段，

其中所述终端设备(20)被要求根据小于或等于由所述第一命令分组指示的所述第一上限的占空比而传输所述第一类型的所述数据分组。

8.根据权利要求7所述的网络节点(10)，其中所述网络节点(10)还被配置为：

基于所述网络系统(1)的网络条件，确定所述第一上限。

9.根据权利要求7或8所述的网络节点(10)，其中所述网络节点(10)还被配置为：

确定针对所述终端设备(20)传输数据分组的第二占空比的第二上限；以及

向所述终端设备(20)传输第二命令分组，所述第二命令分组包括所述第二上限的指示，其中所述终端设备(20)被要求根据小于或等于由所述第二命令分组指示的所述第二上限的占空比而传输所述第一类型和所述第二类型中的任一类型的分组。

10.根据权利要求7或8所述的网络节点(10)，其中所述网络系统(1)是根据LoRaWAN规范的网络系统，所述第一类型的所述数据分组是经确认的数据分组，并且所述第二类型的所述数据分组是未经确认的数据分组，所述第一命令分组符合DutyCycleReq命令，并且所述DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段包括指示上限的值的四个位和指示所述上限将被应用作为所述第一上限的一个位。

11.根据权利要求9所述的网络节点(10)，其中所述网络系统(1)是根据LoRaWAN规范的网络系统，所述第一类型的所述数据分组是经确认的数据分组，并且所述第二类型的所述数据分组是未经确认的数据分组，所述第一命令分组和所述第二命令分组均符合DutyCycleReq命令，并且所述DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段包括指示上限的值的四个位和指示所述上限将被应用作为所述第一上限还是所述第二上限的一个位。

12.一种在网络系统(1)中使用的终端设备(20)，所述网络系统(1)包括网络节点(10)和所述终端设备(20)，其中所述终端设备(20)被配置为：

向所述网络节点(10)传输第一类型的数据分组和第二类型的数据分组，其中所述第一类型的所述数据分组是所述网络节点(10)被要求在接收到时发送确认的数据分组，并且所述第二类型的所述数据分组是所述网络节点(10)不被要求在接收到时发送确认的数据分组；

从所述网络节点(10)接收第一命令分组，所述第一命令分组包括针对第一占空比的第一上限的指示，所述第一占空比用于所述终端设备(20)传输所述第一类型的所述数据分组，所述第一上限与所述第一类型的数据分组量有关，并且所述第一上限是针对所述终端设备(20)传输所述第一类型的所述数据分组的第一占空比的上限，其中占空比指示针对给定设备，传输发生的时间段；以及

根据小于或等于由所述第一命令分组指示的所述第一上限的占空比而传输所述第一类型的所述数据分组。

13.根据权利要求12所述的终端设备(20)，还被配置为：

从所述网络节点(10)接收第二命令分组，所述第二命令分组包括针对所述终端设备(20)传输数据分组的第二占空比的第二上限的指示；以及

根据小于或等于由所述第二命令分组指示的所述第二上限的占空比而传输所述第一类型和所述第二类型中的任一类型的分组。

14.根据权利要求12或13所述的终端设备(20)，其中所述网络系统(1)是根据LoRaWAN规范的网络系统，所述第一类型的所述数据分组是经确认的数据分组，并且所述第二类型的所述数据分组是未经确认的数据分组，所述第一命令分组符合DutyCycleReq命令，并且所述DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段包括指示上限的值的四个位和指示所述上限将被应用作为所述第一上限的一个位。

15.根据权利要求13所述的终端设备(20)，其中所述网络系统(1)是根据LoRaWAN规范的网络系统，所述第一类型的所述数据分组是经确认的数据分组，并且所述第二类型的所述数据分组是未经确认的数据分组，所述第一命令分组和所述第二命令分组均符合DutyCycleReq命令，并且所述DutyCycleReq命令的DutyCyclePL字段包括指示上限的值的四个位和指示所述上限将被应用作为所述第一上限还是所述第二上限的一个位。