CN110099066A - 基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统 - Google Patents

基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统，通过由多个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块组成的通信装置的设置，在通信节点部署一套基于LoRaWAN协议的通信装置即可实现多种不同通信协议的物联网产品之间的通信，而不需要部署多套不同的通信基站；并且还能实现超远距离的数据传输，可以降低通信基站的部署成本及提高数据传输效率。本发明基于LoRaWAN协议的通信装置包括：依次连接的至少一个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块；所述物联网通信接收模块用于接收不同通信协议的通信数据；所述主控模块用于将通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据，所述LoRaWAN传输模块将LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。

Description

基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统
技术领域
本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统。
背景技术
随着物联网的兴起，越来越多与我们生活工作等息息相关的物联网产品开始流行。
物联网产品之间或与基站之间的通信，一般仅限于物联网产品自身具备的通信方式，例如利用蓝牙进行通信的物联网产品一般只能通过蓝牙接收基站进行数据传输，利用ZigBee进行通信的物联网产品一般只能通过ZigBee接收基站进行数据传输。但是，在很多场景，会存在同时利用多种通信方式的物联网产品，例如在医院，可能会存在利用蓝牙通信的智能手表、利用RFID进行通信的胸卡或利用ZigBee进行通信的医疗设备，当需要采集或监控这些物联网产品的信息时，只能布置多套不同协议的通信基站进行信息采集或监控，这一方面会增加用户的使用成本，因为需要在每个需要接收信息的节点布置多套通信基站，另一方面会增加通信基站安装的复杂度和难度，因为很多场景并没有预留太多的空间及接口来安装多套通信基站，特别是医院科室内。
因此，针对上述情况，如何改进现有物联网产品的通信方法，从而可以解决上述的问题，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。
发明内容
本发明公开了一种基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统，通过由多个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块组成的通信装置的设置，在通信节点部署一套基于LoRaWAN协议的通信装置即可实现多种不同通信协议的物联网产品之间的通信，而不需要部署多套不同的通信基站；并且还能实现超远距离的数据传输，可以降低通信基站的部署成本及提高数据传输效率。
本发明提供的基于LoRaWAN协议的通信方法，包括：
S1：接收至少一种物联网产品的通信数据；
S2：将所述通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据；
S3：将所述LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。
优选的，
所述步骤S3包括：
将所述LoRaWAN协议标准数据发送至LoRaWAN基站、数据平台或邻近的基于LoRaWAN协议的通信装置；
所述数据平台为本地或基于网络的LoRaWAN服务端软件。
优选的，
所述步骤S2包括：
根据物联网产品的通信类型，选择对应所述通信类型的接收模块来接收通信数据；
根据所述通信类型选择对应的解释算法对所述通信数据进行解释，并将有效数据进行提取；
将有效数据封装成LoRaWAN协议标准数据。
优选的，
所述步骤将有效数据封装成LoRaWAN协议标准数据还包括：
将有效数据及接收模块所在通信装置的信息一起封装成LoRaWAN协议标准数据。
优选的，
所述物联网产品包括蓝牙终端、有源RFID2.4G终端、有源RFID433M终端及ZigBee终端中的一种或多种。
本发明还提供了基于LoRaWAN协议的通信装置，包括：依次连接的至少一个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块；
所述物联网通信接收模块用于接收不同通信协议的通信数据；
所述主控模块用于将通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据
所述LoRaWAN传输模块将LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。
优选的，
所述物联网通信接收模块通过可拆卸方式安装在所述基于LoRaWAN协议的通信装置上；
所述物联网通信接收模块包括蓝牙接收模块、有源RFID2.4G接收模块、有源RFID433M接收模块及ZigBee接收模块中的一种或多种。
优选的，
所述LoRaWAN传输模块包括通信芯片及供电电路；
所述通信芯片为芯片SX1276、芯片SX1278或芯片SX1301。
本发明还提供了基于LoRaWAN协议的通信系统，包括：至少一个基于LoRaWAN协议的通信装置及LoRaWAN基站；
至少一个所述通信装置与所述LoRaWAN基站通信。
优选的，
所述通信系统还包括中继基站；
所述中继基站设置在所述通信装置及所述LoRaWAN基站之间，用于将所述通信装置的信息传输至所述LoRaWAN基站。
本发明提供的基于LoRaWAN协议的通信装置，包括：依次连接的至少一个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块；所述物联网通信接收模块用于接收不同通信协议的通信数据；所述主控模块用于将通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据，所述LoRaWAN传输模块将LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。通过由多个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块组成的通信装置的设置，本发明基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统在通信节点部署一套基于LoRaWAN协议的通信装置即可实现多种不同通信协议的物联网产品之间的通信，而不需要部署多套不同的通信基站；并且还能实现超远距离的数据传输，可以降低通信基站的部署成本及提高数据传输效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于LoRaWAN协议的通信方法实施例的流程图；
图2为本发明基于LoRaWAN协议的通信装置实施例的结构示意图；
图3为本发明基于LoRaWAN协议的通信装置实施例的应用结构示意图
图4为本发明基于LoRaWAN协议的通信系统实施例的第一结构示意图；
图5为本发明基于LoRaWAN协议的通信系统实施例的第二结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统，通过由多个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块组成的通信装置的设置，在通信节点部署一套基于LoRaWAN协议的通信装置即可实现多种不同通信协议的物联网产品之间的通信，而不需要部署多套不同的通信基站；并且还能实现超远距离的数据传输，可以降低通信基站的部署成本及提高数据传输效率。
LoRa是物理层传输技术，典型特点是距离远、功耗低，但是速率相对较低。而LoRaWAN是在LoRa物理层传输技术基础之上的以MAC层为主的一套协议标准，有了这个标准之后，LoRaWAN的就变成一种网络技术。这套技术对应的产品包括LoRaWAN终端，LoRaWAN通信基站和LoRaWAN的协议和数据平台LoRaWAN提供了多信道接入、频率切换、自适应速率、信道管理、定时收发，节点接入认证与数据加密、漫游等特性。
需要说明的是，LoRaWAN组网基本上都使用LoRa作为物理层，但是LoRaWAN的协议也列出了在某些频段也可以使用GFSK作为物理层，从网络分层的角度来讲，LoRaWAN可以使用任何物理层的协议。
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和详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。请参阅图1，为本发明提供的基于LoRaWAN协议的通信方法，包括：
S1：接收至少一种物联网产品的通信数据；
应用场景中可能存在利用不同通信技术进行通信的物联网产品，例如蓝牙手环、RFID胸卡等。首先可以接收物联网产品的通信数据，不同物联网产品的通信数据可以分别存储在不同的储存空间，在此处不做限定。
S2：将所述通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据；
接收到的通信数据，可能包含蓝牙数据、RFID数据及ZigBee数据等，需要首先对通信数据进行解释，进而提取通信数据中的有效数据，然后将有效数据按设定格式转换为LoRaWAN协议标准数据，即可进行LoRaWAN传输。
S3：将所述LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。
需要说明的是，在本步骤中，设定位置可以为LoRaWAN基站，也可以为具有数据处理功能的数据平台，还可以是用于接收各节点LoRaWAN协议标准数据的中心节点，在此处不做限定。
下面用一个具体实例来说明本发明基于LoRaWAN协议的通信方法：在此实例中，应用场景为医院，医院中包含多个科室，例如产房、监护室、护理科或骨科等，在这些科室内，经常需要对患者的情况进行监测，以产房为例，产妇可能佩戴蓝牙手表或蓝牙手环，以实时监测心率，也可能佩戴通过RFID通信的胸卡，通过胸卡可以查阅或更新病历信息，还可能携带具有信息采集及传递功能并通过ZigBee通信的终端；通过在各科室，例如产房安装基于LoRaWAN协议的通信装置，可以利用通信装置上的蓝牙接收模块接收蓝牙手表或蓝牙手环的信息，可以利用通信装置上的RFID接收模块接收胸卡的信息，还可以利用通信装置上的ZigBee接收模块接收ZigBee通信终端的信息，通信装置将接收到的各种信息进行解释后封装成LoRaWAN协议标准数据，然后将LoRaWAN协议标准数据发送至云数据处理平台或LoRaWAN基站即可实现跨通信协议之间的信息传输。而不需要像传统技术，需要在各个科室，例如产房同时布置蓝牙接收基站及发送基站、RFID接收基站及发送基站及ZigBee接收基站及发送基站。
其中一个优选方案中，步骤S3包括：
将所述LoRaWAN协议标准数据发送至LoRaWAN基站、数据平台或邻近的基于LoRaWAN协议的通信装置；
所述数据平台为本地或基于网络的LoRaWAN服务端软件。
需要说明的是，得到LoRaWAN协议标准数据之后，由于LoRaWAN具备网络性能，因此既可以将LoRaWAN协议标准数据发送至邻近的基于LoRaWAN协议的通信装置，也可以将LoRaWAN协议标准数据发送至LoRaWAN基站，还可以将LoRaWAN协议标准数据发送至数据处理平台，在此处不做限定。采用将LoRaWAN协议标准数据发送至LoRaWAN基站的方式为本发明较为推荐的通信方式，该通信方式具有通信设备相对较为简单，传输明确，布局成本低的优势。上述的数据平台可以为本地或基于网络的LoRaWAN服务端软件。
其中一个优选方案中，步骤S2包括：
根据物联网产品的通信类型，选择对应所述通信类型的接收模块来接收通信数据；
根据所述通信类型选择对应的解释算法对所述通信数据进行解释，并将有效数据进行提取；
将有效数据封装成LoRaWAN协议标准数据。
其中步骤将有效数据封装成LoRaWAN协议标准数据还包括：
将有效数据及接收模块所在通信装置的信息一起封装成LoRaWAN协议标准数据。
在此优选方案中，接收模块采用开放的状态，处于接收模块范围内的通信数据都能传输至接收模块。设定蓝牙数据的格式为BT(Bluetooth的简写)+数据代码+设备信息码，RFID数据格式为RD(RFID的简写)+数据代码+设备信息码，ZigBee数据格式为ZB(ZigBee的简写)+数据代码+设备信息码，LoRaWAN协议标准数据格式为LW(LoRaWAN的简写)+数据代码+基站码；当相应的接收模块接收到通信数据后，会对通信数据进行解释，并将有效数据提取，具体的，假设蓝牙接收模块接收到蓝牙数据A后，根据蓝牙数据的格式将蓝牙数据A解释并得到数据代码A这个有效数据，最后将数据代码A根据LoRaWAN协议标准数据格式进行封装，得到LW+数据代码A+基站码。
必须指出的是，本发明实施例中，物联网产品可以包括蓝牙终端、有源RFID2.4G终端、有源RFID433M终端及ZigBee终端中的一种或多种；根据物联网产品的类型，接收模块也应该设置相对应的类型。
本发明基于LoRaWAN协议的通信方法，只需要在通信节点部署一套基于LoRaWAN协议的通信装置即可实现多种不同通信协议的物联网产品之间的通信，而不需要部署多套不同的通信基站；并且还能实现超远距离的数据传输，可以降低通信基站的部署成本及提高数据传输效率。
上面介绍了本发明基于LoRaWAN协议的通信方法实施例，请参阅图2及图3，下面介绍本发明基于LoRaWAN协议的通信装置，包括：
依次连接的至少一个物联网通信接收模块1、主控模块2及LoRaWAN传输模块3；
所述物联网通信接收模块1用于接收不同通信协议的通信数据；
所述主控模块2用于将通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据
所述LoRaWAN传输模块3将LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。
在本发明实施例中，基于LoRaWAN协议的通信装置使用基于LoRaWAN协议的通信方法进行通信。本发明基于LoRaWAN协议的通信装置在实际生产时，会包含外壳，而多个物联网通信接收模块1可以通过可拆卸的方式或固定连接的方式设置在外壳上，而主控模块2及LoRaWAN传输模块3则内置在外壳内部，在外壳上相应的位置还可以设置用于显示工作状态的指示灯，例如用于指示LoRaWAN传输模块3是否处于正常工作状态或待机状态，在此处不做限定。本发明基于LoRaWAN协议的通信装置在安装布局时，只需要在目标地点安装一个通信装置即可，而不需要布置多个不同的通信基站，这样能够简化设备的安装和维护，特别是一些改造条件比较差的地方，例如医院科室内。
优选的，
所述物联网通信接收模块通过可拆卸方式安装在所述基于LoRaWAN协议的通信装置上；
所述物联网通信接收模块包括蓝牙接收模块、有源RFID2.4G接收模块、有源RFID433M接收模块及ZigBee接收模块中的一种或多种。
优选的，
所述LoRaWAN传输模块包括通信芯片及供电电路；
所述通信芯片为芯片SX1276、芯片SX1278或芯片SX1301。
本发明提供的基于LoRaWAN协议的通信装置，包括：依次连接的至少一个物联网通信接收模块1、主控模块2及LoRaWAN传输模块3；所述物联网通信接收模块1用于接收不同通信协议的通信数据；所述主控模块2用于将通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据所述LoRaWAN传输模块3将LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。通过由多个物联网通信接收模块1、主控模块2及LoRaWAN传输模块3组成的通信装置的设置，本发明基于LoRaWAN协议的通信装置在通信节点部署一套基于LoRaWAN协议的通信装置即可实现多种不同通信协议的物联网产品之间的通信，而不需要部署多套不同的通信基站；并且还能实现超远距离的数据传输，可以降低通信基站的部署成本及提高数据传输效率。
上面介绍了本发明基于LoRaWAN协议的通信装置实施例，请参阅图4及图5，下面介绍本发明基于LoRaWAN协议的通信系统，包括：
至少一个基于LoRaWAN协议的通信装置a及LoRaWAN基站b；
至少一个所述通信装置a与所述LoRaWAN基站b通信。
在本发明实施例中，通信装置a负责将不同通信协议的数据接收、转换为LoRaWAN协议标准数据，并将LoRaWAN协议标准数据发送至LoRaWAN基站b，LoRaWAN基站b接收到LoRaWAN协议标准数据后，会对LoRaWAN协议标准数据进行存储并分析处理，进而获得不同通信协议的物联网设备的各项信息。
优选的，
所述通信系统还包括中继基站c；
所述中继基站c设置在所述通信装置a及所述LoRaWAN基站b之间，用于将所述通信装置a的信息传输至所述LoRaWAN基站b。
请参阅图5，LoRaWAN的传输距离，在城镇可达2-5Km，郊区可达15Km，必须说明的是，在传输距离较长，可以增设中继基站c，由中继基站c进行初级信息收集，然后由中继基站c将收集的信息发送至LoRaWAN基站b即可。
通过由多个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块组成的通信装置a及LoRaWAN基站b的设置，本发明基于LoRaWAN协议的通信系统在通信节点部署一套基于LoRaWAN协议的通信装置即可实现多种不同通信协议的物联网产品之间的通信，而不需要部署多套不同的通信基站；并且还能实现超远距离的数据传输，可以降低通信基站的部署成本及提高数据传输效率。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上对本发明所提供的基于LoRaWAN协议的通信方法、装置及系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于LoRaWAN协议的通信方法，其特征在于，包括：
S1：接收至少一种物联网产品的通信数据；
S2：将所述通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据；
S3：将所述LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。
2.根据权利要求1所述的基于LoRaWAN协议的通信方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
将所述LoRaWAN协议标准数据发送至LoRaWAN基站、数据平台或邻近的基于LoRaWAN协议的通信装置；
所述数据平台为本地或基于网络的LoRaWAN服务端软件。
3.根据权利要求2所述的基于LoRaWAN协议的通信方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
根据物联网产品的通信类型，选择对应所述通信类型的接收模块来接收通信数据；
根据所述通信类型选择对应的解释算法对所述通信数据进行解释，并将有效数据进行提取；
将有效数据封装成LoRaWAN协议标准数据。
4.根据权利要求3所述的基于LoRaWAN协议的通信方法，其特征在于，所述步骤将有效数据封装成LoRaWAN协议标准数据还包括：
将有效数据及接收模块所在通信装置的信息一起封装成LoRaWAN协议标准数据。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于LoRaWAN协议的通信方法，其特征在于，所述物联网产品包括蓝牙终端、有源RFID2.4G终端、有源RFID433M终端及ZigBee终端中的一种或多种。
6.一种基于LoRaWAN协议的通信装置，其特征在于，包括：依次连接的至少一个物联网通信接收模块、主控模块及LoRaWAN传输模块；
所述物联网通信接收模块用于接收不同通信协议的通信数据；
所述主控模块用于将通信数据转换为LoRaWAN协议标准数据
所述LoRaWAN传输模块将LoRaWAN协议标准数据发送至设定位置。
7.根据权利要求6所述的基于LoRaWAN协议的通信装置，其特征在于，所述物联网通信接收模块通过可拆卸方式安装在所述基于LoRaWAN协议的通信装置上；
所述物联网通信接收模块包括蓝牙接收模块、有源RFID2.4G接收模块、有源RFID433M接收模块及ZigBee接收模块中的一种或多种。
8.根据权利要求6或7所述的基于LoRaWAN协议的通信装置，其特征在于，所述LoRaWAN传输模块包括通信芯片及供电电路；
所述通信芯片为芯片SX1276、芯片SX1278或芯片SX1301。
9.一种基于LoRaWAN协议的通信系统，其特征在于，包括：至少一个基于LoRaWAN协议的通信装置及LoRaWAN基站；
至少一个所述通信装置与所述LoRaWAN基站通信。
10.根据权利要求9所述的基于LoRaWAN协议的通信系统，其特征在于，所述通信系统还包括中继基站；
所述中继基站设置在所述通信装置及所述LoRaWAN基站之间，用于将所述通信装置的信息传输至所述LoRaWAN基站。
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