CN110337147B - 一种基于tmda和固定注册窗口的lora数据通信方法 - Google Patents

一种基于tmda和固定注册窗口的lora数据通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法，属于信息技术领域。所述方法包括：通过网关向终端节点发送广播信息；终端节点接收网关发送的广播信息；已注册的终端节点根据已存储的时隙信息确定第一数据传输窗口的时隙信息，向网关发送数据信息；未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息，向网关发送注册请求，激活注册流程进行注册；解决了发射采用随机方式，各终端节点之间产生冲突，数量增加时传输效率下降的问题；达到了分开数据窗口和注册窗口，抄表的时隙里面不会冲突的效果，提高了数据传输的准确率和效率；通过固定注册窗口，终端节点和网关可自主完成注册。

Description

一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法
技术领域
本发明实施例涉及信息技术领域，特别涉及一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法。
背景技术
LORA(Long Range Radio，远距离无线电)是物联网领域一种广泛使用的通信技术。TDMA(Time Division Multiple Access，时分多路复用)时分多址是把时间分割成周期性的帧，每一个帧再分割成若干个时隙向基站发送信号。对于基于LORA技术的网络，包含三个组成要素：终端节点、网关以及后台服务器。网关通过标准IP连接来接入后台服务器；终端和网关之间通过LORA协议交互信息。对终端节点来说，数据传输方法，通常如下：
终端节点在每次上行后都会紧跟两个短暂的下行接收窗口，以此实现双向传输。传输时隙是由终端节点在有传输需要时安排，附加一定的随机延时(即ALOHA协议)。这种方法要求应用在终端节点上行传输后的很短时间内进行服务器的下行传输。服务器在其他任何时间进行的下行传输都得等终端的下一次上行。
在实现本发明实施例的过程中，发明人发现背景技术至少存在以下问题：上述数据传输方法在支持表计(集抄/点抄)应用过程中，并不理想。这种方法更多的考虑接收方向的数据传输，也即数据下行：从网关到节点。上述方法在省电方面符合物联网/表计的要求，但其发射采用随机方式，各个终端节点之间会产生冲突，在终端节点数量增加时，传输效率急剧下降。
发明内容
为了解决背景技术中的问题，本发明实施例提供了一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法。所述技术方案如下：
网关向终端节点发送广播信息，广播信息中包含数据消息和注册消息，数据消息中包含时间同步信息、数据窗口指示、第一时隙数量和数据采集指令，注册消息中包含时间同步信息、注册窗口指示和第二时隙数量；
终端节点接收网关发送的广播信息；
已注册的终端节点获取时间同步信息和数据窗口指示，根据已存储的时隙信息确定第一数据传输窗口的时隙信息；
已注册的终端节点根据数据采集指令和第一数据传输窗口的时隙信息向网关发送数据信息；
未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息；
未注册的终端节点根据注册窗口的时隙信息向网关发送注册请求，激活注册流程进行注册，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识。
可选的，未注册的终端节点根据注册窗口的时隙信息向网关发送注册请求，激活注册流程进行注册，还包括：
未注册的终端节点根据注册窗口的时隙信息向网关发送注册请求，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识；
网关接收注册请求，为未注册的终端节点分配第二数据传输窗口的时隙信息；
网关向未注册的终端节点发送确认信息，确认信息中携带未注册的终端节点的唯一标识和第二数据传输窗口的时隙信息；
未注册的终端节点接收确认信息，存储第二数据传输窗口的时隙信息，向网关发送反馈信息；
网关接收反馈信息，网关将未注册的终端节点的唯一标识和第二数据传输窗口的时隙信息对应存储，完成注册。
可选的，注册窗口的时隙信息分为第一子时隙、第二子时隙和第三子时隙，该方法还包括：
未注册的终端节点通过第一子时隙向网关发送注册请求，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识；
网关接收注册请求，为未注册的终端节点分配第二数据传输窗口的时隙信息；
网关通过第二子时隙向未注册的终端节点发送确认信息，确认信息中携带未注册的终端节点的唯一标识和第二数据传输窗口的时隙信息；
未注册的终端节点接收确认信息，存储第二数据传输窗口的时隙信息，通过第三子时隙向网关发送反馈信息；
网关接收反馈信息，网关将未注册的终端节点的唯一标识和第二数据传输窗口的时隙信息对应存储，完成注册。
可选的，未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息，还包括：
未注册的终端节点计算随机数，随机数为正整数，小于等于第二时隙数量；
未注册的终端节点根据注册窗口指示、第二时隙数量和随机数计算注册窗口的时隙信息。
可选的，
数据消息中还包含第一预留时隙，第一预留时隙用于已注册的终端节点的数据准备时间；
注册消息中还包含第二预留时隙，第二预留时隙用于未注册的终端节点的注册窗口的时隙信息计算的准备时间。
可选的，未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息，还包括：
未注册的终端节点计算随机数，随机数为正整数，小于等于第二时隙数量；
未注册的终端节点根据注册窗口指示、第二预留时隙、第二时隙数量和随机数计算注册窗口的时隙信息。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过网关向终端节点发送广播信息，广播信息中包含数据消息和注册消息，数据消息中包含时间同步信息、数据窗口指示、第一时隙数量和数据采集指令，注册消息中包含时间同步信息、注册窗口指示和第二时隙数量；终端节点接收网关发送的广播信息；已注册的终端节点获取时间同步信息和数据窗口指示，根据已存储的时隙信息确定第一数据传输窗口的时隙信息；已注册的终端节点根据数据采集指令和第一数据传输窗口的时隙信息向网关发送数据信息；未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息；未注册的终端节点根据注册窗口的时隙信息向网关发送注册请求，激活注册流程进行注册，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识；解决了发射采用随机方式，各个终端节点之间会产生冲突，在终端节点数量增加时，传输效率急剧下降的问题；达到了数据窗口和注册窗口分开，终端节点在抄表的时隙里面完全不会冲突的效果，提高了数据传输的准确率和效率；此外，通过固定注册窗口，网络中的终端节点可以自由配置，注册完全由终端节点和网关自主完成。
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是本发明一个实施例提供的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法；
图2是本发明另一个实施例提供的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法；
图3是本发明另一个实施例提供的时隙分配示意图；
图4是本发明另一个实施例提供的数据窗口的时隙划分示意图；
图5是本发明另一个实施例提供的数据窗口的时隙划分示意图；
图6是本发明另一个实施例提供的注册窗口的时隙划分示意图；
图7是本发明另一个实施例提供的注册窗口的时隙划分示意图；
图8是本发明另一个实施例提供的时隙划分示意图；
图9是本发明另一个实施例提供的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法；
图10是本发明另一个实施例提供的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法；
图11是本发明另一个实施例提供的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法；
图12是本发明一个实施例提供的一种终端节点的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
请参考图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法的方法流程图。该数据通信方法，包括：
步骤102，网关向终端节点发送广播信息，广播信息中包含数据消息和注册消息，数据消息中包含时间同步信息、数据窗口指示、第一时隙数量和数据采集指令，注册消息中包含时间同步信息、注册窗口指示和第二时隙数量。
步骤104，终端节点接收网关发送的广播信息。
步骤106，已注册的终端节点获取时间同步信息和数据窗口指示，根据已存储的时隙信息确定第一数据传输窗口的时隙信息。
步骤108，已注册的终端节点根据数据采集指令和第一数据传输窗口的时隙信息向网关发送数据信息。
步骤110，未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息。
步骤112，未注册的终端节点根据注册窗口的时隙信息向网关发送注册请求，激活注册流程进行注册，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识。
综上所述，本实施例提供的数据通信方法，通过网关向终端节点发送广播信息，广播信息中包含数据消息和注册消息，数据消息中包含时间同步信息、数据窗口指示、第一时隙数量和数据采集指令，注册消息中包含时间同步信息、注册窗口指示和第二时隙数量；终端节点接收网关发送的广播信息；已注册的终端节点获取时间同步信息和数据窗口指示，根据已存储的时隙信息确定第一数据传输窗口的时隙信息；已注册的终端节点根据数据采集指令和第一数据传输窗口的时隙信息向网关发送数据信息；未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息；未注册的终端节点根据注册窗口的时隙信息向网关发送注册请求，激活注册流程进行注册，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识；解决了发射采用随机方式，各个终端节点之间会产生冲突，在终端节点数量增加时，传输效率急剧下降的问题；达到了数据窗口和注册窗口分开，终端节点在抄表的时隙里面完全不会冲突的效果，提高了数据传输的准确率和效率；此外，通过固定注册窗口，网络中的终端节点可以自由配置，注册完全由终端节点和网关自主完成。
请参考图2，其示出了本发明另一个实施例提供的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法的方法流程图。该数据通信方法，包括：
步骤201，网关向终端节点发送广播信息，广播信息中包含数据消息和注册消息，数据消息中包含时间同步信息、数据窗口指示、第一时隙数量和数据采集指令，注册消息中包含时间同步信息、注册窗口指示和第二时隙数量。
LORA无线网络包含一个网关和若干个终端节点，终端节点为采用表计应用的终端节点，可以是智能水表、智能电表、智能煤气表等。
数据消息和注册消息其时隙分配如图3所示：
Beacon(data)为下行广播包，用于指示数据窗口，是网关向终端节点发送的广播信息。数据窗口用于已注册的终端节点上传数据。
Beacon(reg)为下行广播包，用于指示注册窗口，是网关向终端节点发送的广播信息。注册窗口用于未注册的终端节点进行注册。
Beacon(data)和Beacon(reg)是广播，所有终端节点都可以收到。
时间同步信息，用于指令终端节点进行计时，所有的终端节点都会以收到Beacon消息开始计时。
可选的，数据消息中还包含第一预留时隙，第一预留时隙用于已注册的终端节点的数据准备时间。
可选的，注册消息中还包含第二预留时隙，第二预留时隙用于未注册的终端节点的注册窗口的时隙信息计算的准备时间。
步骤202，终端节点接收网关发送的广播信息。
步骤203，已注册的终端节点获取时间同步信息和数据窗口指示，根据已存储的时隙信息确定第一数据传输窗口的时隙信息。
已注册的终端节点在注册时已在本地存储时隙信息，时隙信息用于唯一标识该终端节点的时隙，比如为数字标识或者字母标识。当该已注册的终端节点接收到网关发送的数据采集指令时，确定其对应的数据传输窗口的时隙信息。
对于有n个数据传输时隙的网络，其时隙分配如图4所示：
Beacon(data)为下行广播包。Command1为数据采集指令，可选的，在表计应用中，可以为集抄或者点抄命令。SLOT1、SLOT2、SLOT3至SLOTn为上行采集数据时隙，用于终端节点向网关传输数据信息，各个终端节点轮流发送；没有上行数据需求的终端节点可以不发送。
可选的，网络节点容量根据两个Beacon帧之间的周期确定。网关根据网络节点容量分配时隙，比如，网络节点容量为n，网关分配n个时隙：SLOT1、SLOT2、SLOT3至SLOTn，用于终端节点传输数据。
可选的，Beacon广播帧之间被定义成均匀的时隙，前1个时隙Command1是下行。后面的n个时隙是上行。这个时隙分配数量是组网时确定的，由网关的配置文件决定。
可选的，如图5所示：
数据消息中还包含第一预留时隙，第一预留时隙用于已注册的终端节点的数据准备时间。Beacon(data)为下行广播包。Command1为数据采集指令。Reserve1为第一预留时隙。SLOT1、SLOT2、SLOT3至SLOTn为上行采集数据时隙。
步骤204，已注册的终端节点根据数据采集指令和第一数据传输窗口的时隙信息向网关发送数据信息。
比如，时隙信息为1的已注册的终端节点，在时隙SLOT1向网关发送数据信息；时隙信息为5的已注册的终端节点，在时隙SLOT5向网关发送数据信息；时隙信息为10的已注册的终端节点，在时隙SLOT10向网关发送数据信息。
终端节点为智能水表，则可上传总用水量、月用水量、年度用水量、剩余水量等信息。终端节点为智能电表，则可上传总用电量、月用电量、年度用电量、剩余电量等信息。终端节点为智能煤气表，则可上传总用气量、月用气量、年度用气量、剩余煤气量等信息。
网关接收已注册的终端节点发送的数据信息。
当注册节点为未注册的终端节点时，激活注册流程进行注册，步骤如下：
步骤205，未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息。
对于有m个注册时隙的网络，其时隙分配如图6所示：
Beacon(reg)为下行广播包。时隙REG1、REG2、REG3至REGm，为注册窗口的时隙。Treg为网关分配的注册时隙的时长。
可选的，如图7所示：
注册消息中还包含第二预留时隙，第二预留时隙用于未注册的终端节点的注册窗口的时隙信息计算的准备时间。
Beacon(reg)为下行广播包。Reserve2为第二预留时隙。时隙REG1、REG2、REG3至REGm，为注册窗口的时隙。Treg为网关分配的注册时隙的时长。
步骤206，未注册的终端节点根据注册窗口的时隙信息向网关发送注册请求，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识。
未注册的终端节点的唯一标识可以是MAC地址，也可以是其他唯一的标识。
比如，未注册的终端节点在时隙REG1中向网关发送注册请求。
可选的，一个且仅有一个终端节点发送注册请求时，不存在上行冲突。上行冲突是指多个终端终端节点在同一时隙中发送信息。
可选的，当有多个终端节点发送注册请求时，可能存在上行冲突。
步骤207，网关接收注册请求，为未注册的终端节点分配第二数据传输窗口的时隙信息。
可选的，网关收到注册请求，未发生上行冲突时，网关为未注册的终端节点分配第二数据传输窗口的时隙信息。第二数据传输窗口的时隙信息用于未注册的终端节点向网关发送数据信息。
可选地，当发生上行冲突或者上行信号丢失时，网关无法收到正常的注册请求，当前注册窗口的时隙信息失效。
步骤208，网关向未注册的终端节点发送确认信息，确认信息中携带未注册的终端节点的唯一标识和第二数据传输窗口的时隙信息。
由于确认信息中携带未注册的终端节点的唯一标识，相应的未注册的终端节点能够接收该确认信息，无关的未注册的终端节点无法接收该消息。
步骤209，未注册的终端节点接收确认信息，存储第二数据传输窗口的时隙信息，向网关发送反馈信息。
未注册的终端节点将第二数据传输窗口的时隙信息存储在本地，以便后续接收到广播信息时，通过该第二数据传输窗口的时隙信息向网关发送数据信息。
未注册的终端节收到确认信息后，向网关发送反馈信息，确认收到分配的时隙信息。
可选的，反馈信息中携带未注册的终端节点的唯一标识。
步骤210，网关接收反馈信息，网关将未注册的终端节点的唯一标识和第二数据传输窗口的时隙信息对应存储，完成注册。
综上所述，本实施例提供的数据通信方法，通过网关向终端节点发送广播信息，广播信息中包含数据消息和注册消息，数据消息中包含时间同步信息、数据窗口指示、第一时隙数量和数据采集指令，注册消息中包含时间同步信息、注册窗口指示和第二时隙数量；终端节点接收网关发送的广播信息；已注册的终端节点获取时间同步信息和数据窗口指示，根据已存储的时隙信息确定第一数据传输窗口的时隙信息；已注册的终端节点根据数据采集指令和第一数据传输窗口的时隙信息向网关发送数据信息；未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息；未注册的终端节点根据注册窗口的时隙信息向网关发送注册请求，激活注册流程进行注册，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识；解决了发射采用随机方式，各个终端节点之间会产生冲突，在终端节点数量增加时，传输效率急剧下降的问题；达到了数据窗口和注册窗口分开，终端节点在抄表的时隙里面完全不会冲突的效果，提高了数据传输的准确率和效率；此外，通过固定注册窗口，网络中的终端节点可以自由配置，注册完全由终端节点和网关自主完成。
可选的，数据采集的时隙预留给每个终端节点的传输数据为256Bytes,注册时隙只需要传送20bytes左右的数据。从而注册时隙相比数据采集时隙，在同样的时间内(Treg)可以进一步被划分为三个部分，如图8所示：
注册窗口的时隙REG SLOT被分为三个部分，第一子时隙REG_REQ、第二子时隙REGconfirm和第三子时隙REG_ACK。REG_REQ是终端节点发给网关的注册请求。REG confirm是网关收到完整请求后给终端节点反馈的确认信息。REG_ACK是终端节点发送给网关的反馈信息。
如图9所示，注册窗口的时隙信息分为第一子时隙、第二子时隙和第三子时隙，未注册的终端节点的注册步骤如下：
步骤901，未注册的终端节点通过第一子时隙向网关发送注册请求，注册请求中携带未注册的终端节点的唯一标识。
步骤902，网关接收注册请求，为未注册的终端节点分配第二数据传输窗口的时隙信息。
步骤903，网关通过第二子时隙向未注册的终端节点发送确认信息，确认信息中携带未注册的终端节点的唯一标识和第二数据传输窗口的时隙信息。
步骤904，未注册的终端节点接收确认信息，存储第二数据传输窗口的时隙信息，通过第三子时隙向网关发送反馈信息。
步骤905，网关接收反馈信息，网关将未注册的终端节点的唯一标识和第二数据传输窗口的时隙信息对应存储，完成注册。
在一个具体的实施例中，未注册的终端节点的注册过程中会首先发送注册请求REG_REQ。网关如果收到注册请求，没有发生上行冲突时，会给该未注册的终端节点分配时隙，并发送确认信息REG confirm，确认信息中包含分配的时隙，对应的终端节点再次回答反馈信息REG_ACK，确认收到分配的时隙，注册完成。未注册的终端节点存储分配到的时隙。网关将未注册的终端节点地址和时隙的对应存储。
可选的，一个且仅有一个未注册的终端节点发送注册请求时，不存在上行冲突。
可选的，当有多个未注册的终端节点发送注册请求时，存在上行冲突。
可选的，第一子时隙REG_REQ会存在多节点冲突的可能。
可选的，如图10所示，步骤205未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息，还包括：
步骤1001，未注册的终端节点计算随机数，随机数为正整数，小于等于第二时隙数量。
第二时隙数量是指注册窗口的时隙个数。
未注册的终端节点，收到Beacon广播消息后，未注册的终端节点不会统一在时隙REG1注册窗口发起注册请求，因为这样会发生冲突，而是通过一个随机延时来互相之间避让。为避免多终端节点冲突，采用随机延时来避让，随机数Radom between(1to m)。
步骤1002，未注册的终端节点根据注册窗口指示、第二时隙数量和随机数计算注册窗口的时隙信息。
为避免多终端节点冲突，采用随机延时来避让，通过如下算法做随机避让：
随机数Radom between(1to m)，延时delay的计算以beacon广播包的结束为起点。注册窗口的起点到Beacon(reg)帧结束时间点的延时：Treg*Random(1:m)。比如，假设随机数是h，注册窗口相对Beacon(reg)的延时是Treg*h。
可选的，如图11所示，步骤205未注册的终端节点获取时间同步信息和注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息，还包括：
步骤1101，未注册的终端节点计算随机数，随机数为正整数，小于等于第二时隙数量。
步骤1102，未注册的终端节点根据注册窗口指示、第二预留时隙、第二时隙数量和随机数计算注册窗口的时隙信息。
注册消息中包含第二预留时隙时，注册窗口的起点到Beacon(reg)帧结束时间点的延时：Treg*(1+Random(1:m))。比如，假设随机数是k，注册窗口相对Beacon(reg)的延时是Treg*(k+1)。
假定只有终端节点a在时隙REG1发出注册请求，那么经过REG_REQ、REG confirm、REG_ACK三个来回后，终端节点a获得网关分配的数据传输时隙并存储。网关将终端节点a和分配的数据传输时隙对应存储。
假定终端节点b、终端节点c同时在REG2发送注册请求，那么网关会接收失败，终端节点b、终端节点c都会注册不成功，等待下一次注册。
假定终端节点d在REG3唯一的发出注册请求，那么经过REG_REQ、REG confirm、REG_ACK三个来回后，终端节点d获得网关分配的数据传输时隙。终端节点d获得网关分配的数据传输时隙并存储。网关将终端节点d和分配的数据传输时隙对应存储。
综上所述，本实施例提供的数据通信方法，终端节点的注册和退网维护方便。注册完全由终端节点和网关自动完成。终端节点的退网还可以通过网管系统手动操作实现。当某个节点集抄和点抄都无法获得数据，可以认为节点故障；从而触发删除节点操作，还可以启动现场维护。
此外，当故障终端节点只是临时故障，或者误删终端节点，该终端节点可以通过注册窗口的时隙重新注册，再次上线。
另外，通过随机延时机制，各个终端节点互相之间可以避让，达到了避免多终端节点冲突的效果。
请参考图12，其示出了本发明的一个实施例提供的一种终端节点的结构示意图。该终端节点1200用于实施上述实施例中提供的数据通信方法，具体来讲：
终端节点1200可以包括RF(Radio Frequency，射频)电路1210、包括有一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器1220、输入单元1230、显示单元1240、传感器1250、音频电路1260、短距离无线传输模块1270、包括有一个或者一个以上处理核心的处理器1280、以及电源1290等部件。本领域技术人员可以理解，图12中示出的终端节点结构并不构成对终端节点的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：
RF电路1210可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，交由一个或者一个以上处理器1280处理；另外，将涉及上行的数据发送给基站。通常，RF电路1210包括但不限于天线、至少一个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、用户身份模块(SIM)卡、收发信机、耦合器、LNA(Low Noise Amplifier，低噪声放大器)、双工器等。此外，RF电路1210还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于GSM(Global System of Mobile communication，全球移动通讯系统)、GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线服务)、CDMA(CodeDivision Multiple Access，码分多址)、WCDMA(Wideband Code Division MultipleAccess,宽带码分多址)、LTE(Long Term Evolution,长期演进)、电子邮件、SMS(ShortMessaging Service，短消息服务)等。存储器1220可用于存储软件程序以及模块，比如，存储器1220可以用于存储预设时间列表，还可以用于存储采集语音信号的软件程序、实现关键词识别的软件程序、实现连续语音识别的软件程序以及实现设置提醒事项的软件程序，还可以用于存储无线接入点与用户账号的绑定关系等等。处理器1280通过运行存储在存储器1220的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器1220可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据终端节点1200的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器1220可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器1220还可以包括存储器控制器，以提供处理器1280和输入单元1230对存储器1220的访问。
输入单元1230可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。具体地，输入单元1230可包括触敏表面1231以及其他输入设备1232。触敏表面1231，也称为触摸显示屏或者触控板，可收集用户在其上或附近的触摸操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触敏表面1231上或在触敏表面1231附近的操作)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触敏表面1231可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器1280，并能接收处理器1280发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触敏表面1231。除了触敏表面1231，输入单元1230还可以包括其他输入设备1232。具体地，其他输入设备1232可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。
显示单元1240可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及终端节点1200的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元1240可包括显示面板1241，可选的，可以采用LCD(Liquid CrystalDisplay，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode,有机发光二极管)等形式来配置显示面板1241。进一步的，触敏表面1231可覆盖在显示面板1241之上，当触敏表面1231检测到在其上或附近的触摸操作后，传送给处理器1280以确定触摸事件的类型，随后处理器1280根据触摸事件的类型在显示面板1241上提供相应的视觉输出。虽然在图12中，触敏表面1231与显示面板1241是作为两个独立的部件来实现输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触敏表面1231与显示面板1241集成而实现输入和输出功能。
终端节点1200还可包括至少一种传感器1250，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板1241的亮度，接近传感器可在终端节点1200移动到耳边时，关闭显示面板1241和/或背光。作为运动传感器的一种，重力加速度传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于终端节点1200还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。
音频电路1260、扬声器1261，传声器1262可提供用户与终端节点1200之间的音频接口。音频电路1260可将接收到的音频数据转换后的电信号，传输到扬声器1261，由扬声器1261转换为声音信号输出；另一方面，传声器1262将收集的声音信号转换为电信号，由音频电路1260接收后转换为音频数据，再将音频数据输出处理器1280处理后，经RF电路1210以发送给另一终端节点，或者将音频数据输出至存储器1220以便进一步处理。音频电路1260还可能包括耳塞插孔，以提供外设耳机与终端节点1200的通信。
短距离无线传输模块1270可以是WIFI(wireless fidelity，无线保真)模块或者蓝牙模块等。终端节点1200通过短距离无线传输模块1270可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。
处理器1280是终端节点1200的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端节点的各个部分，通过运行或执行存储在存储器1220内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器1220内的数据，执行终端节点1200的各种功能和处理数据，从而对终端节点进行整体监控。可选的，处理器1280可包括一个或多个处理核心；可选的，处理器1280可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器1280中。
终端节点1200还包括给各个部件供电的电源1290(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器1280逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源1290还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。
尽管未示出，终端节点1200还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。
终端节点1200还包括有存储器，以及一个或者一个以上的程序，其中一个或者一个以上程序存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行上述任一实施例所述的数据通信方法。
需要补充说明的是，在另外一个实施例中，终端节点可以包括比图12更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置，来实现全部或者部分功能。
此外，根据本发明的方法还可以被实现为由CPU执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被CPU执行时，执行本发明的方法中限定的上述功能。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也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。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法，其特征在于，所述方法包括：网关向终端节点发送广播信息，所述广播信息中包含数据消息和注册消息，所述数据消息中包含时间同步信息、数据窗口指示、第一时隙数量和数据采集指令，所述注册消息中包含所述时间同步信息、注册窗口指示和第二时隙数量；所述终端节点接收所述网关发送的所述广播信息；已注册的终端节点获取所述时间同步信息和所述数据窗口指示，根据已存储的时隙信息确定第一数据传输窗口的时隙信息；所述已注册的终端节点根据所述数据采集指令和所述第一数据传输窗口的时隙信息向所述网关发送数据信息；未注册的终端节点获取所述时间同步信息和所述注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息；所述未注册的终端节点根据所述注册窗口的时隙信息向所述网关发送注册请求，激活注册流程进行注册，所述注册请求中携带所述未注册的终端节点的唯一标识，所述未注册的终端节点根据所述注册窗口的时隙信息向所述网关发送注册请求，激活注册流程进行注册，还包括：所述未注册的终端节点根据所述注册窗口的时隙信息向所述网关发送注册请求，所述注册请求中携带所述未注册的终端节点的唯一标识；所述网关接收所述注册请求，为所述未注册的终端节点分配第二数据传输窗口的时隙信息；所述网关向所述未注册的终端节点发送确认信息，所述确认信息中携带所述未注册的终端节点的唯一标识和所述第二数据传输窗口的时隙信息；所述未注册的终端节点接收所述确认信息，存储所述第二数据传输窗口的时隙信息，向所述网关发送反馈信息；所述网关接收所述反馈信息，所述网关将所述未注册的终端节点的唯一标识和所述第二数据传输窗口的时隙信息对应存储，完成注册，所述注册窗口的时隙信息分为第一子时隙、第二子时隙和第三子时隙，所述方法还包括：所述未注册的终端节点通过所述第一子时隙向所述网关发送注册请求，所述注册请求中携带所述未注册的终端节点的唯一标识；所述网关接收所述注册请求，为所述未注册的终端节点分配第二数据传输窗口的时隙信息；所述网关通过所述第二子时隙向所述未注册的终端节点发送确认信息，所述确认信息中携带所述未注册的终端节点的唯一标识和所述第二数据传输窗口的时隙信息；所述未注册的终端节点接收所述确认信息，存储所述第二数据传输窗口的时隙信息，通过所述第三子时隙向所述网关发送反馈信息；所述网关接收所述反馈信息，所述网关将所述未注册的终端节点的唯一标识和所述第二数据传输窗口的时隙信息对应存储，完成注册。
2.根据权利要求1所述的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法，其特征在于，所述未注册的终端节点获取所述时间同步信息和所述注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息，还包括：所述未注册的终端节点计算随机数，所述随机数为正整数，小于等于所述第二时隙数量；所述未注册的终端节点根据所述注册窗口指示、所述第二时隙数量和所述随机数计算注册窗口的时隙信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法，其特征在于，所述数据消息中还包含第一预留时隙，所述第一预留时隙用于所述已注册的终端节点的数据准备时间；所述注册消息中还包含第二预留时隙，所述第二预留时隙用于所述未注册的终端节点的注册窗口的时隙信息计算的准备时间。
4.根据权利要求3所述的一种基于TMDA和固定注册窗口的LORA数据通信方法，其特征在于，所述未注册的终端节点获取所述时间同步信息和所述注册窗口指示，计算注册窗口的时隙信息，还包括：所述未注册的终端节点计算随机数，所述随机数为正整数，小于等于所述第二时隙数量；所述未注册的终端节点根据所述注册窗口指示、所述第二预留时隙、所述第二时隙数量和所述随机数计算注册窗口的时隙信息。
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