CN110677895B - 一种稳定安全的lora组网及通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种稳定安全的lora组网及通信方法，包括步骤：lora网关通过入网频段定时发送入网窗口报文；lora节点经过一段随机延迟时间后发起入网请求报文；lora网关往lora节点发送入网报文；lora网关立即向lora节点发送一个入网确认窗口报文，如果在时隙窗口内网关收到lora节点发送的入网确认报文，就认为lora节点入网成功，否则向该lora节点发送一个取消入网报文；lora网关收到入网确认报文后向lora节点发送一个数据窗口报文，lora节点切换到工作频段进行数据接收和发送；lora节点在入网后，定时接收lora网关发送的数据窗口，如果该定时时间内未收到数据窗口，就认为lora网关离线或出现异常，重新发起入网流程。本发明降低lora节点功耗，增加lora节点使用寿命；实时增加lora节点，方便网络扩展。

Description

一种稳定安全的lora组网及通信方法
技术领域
本发明涉及lora组网领域，具体涉及一种稳定安全的lora组网及通信方法。
背景技术
随着物联网的发展，对lora节点的组网及低功耗要求越来越高，对lora网络的维护也越来越复杂。传统lora组网，无法实现实时新增lora节点，同时无法实现将lora节点从睡眠模式中唤醒，同时无法测量lora节点的距离。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有lora组网技术存在的上述不足，提供一种稳定安全的lora组网及通信方法，可以降低lora节点的功耗，使lora节点不工作时处于睡眠模式，增加lora节点的使用寿命；实时的增加lora节点，方便网络的扩展。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种稳定安全的lora组网及通信方法，包括以下步骤：
S1、lora网关通过入网频段定时发送入网窗口报文，入网窗口报文携带同步时间信息；
S2、lora节点收到入网窗口报文后，经过一段随机延迟时间后发起入网请求报文，入网请求报文携带lora节点地址和同步时间；
S3、lora网关收到lora节点的入网请求报文后往lora节点发送入网报文，入网报文目的地址为lora节点地址，入网报文携带lora网关为lora节点分配的唯一标识和lora工作频段；
S4、lora网关立即向lora节点发送一个入网确认窗口报文，该报文携带时隙窗口，如果在该时隙窗口内网关收到lora节点发送的入网确认报文，就认为lora节点入网成功，如果在该时隙窗口内没有收到入网确认报文，就向该lora节点发送一个取消入网报文；
S5、lora网关收到入网确认报文后向lora节点发送一个数据窗口报文，该数据窗口报文携带lora工作频段和唯一标识，lora节点收到数据窗口报文后切换到工作频段进行数据接收和发送；
S6、lora节点在入网后，定时接收lora网关发送的数据窗口，如果该定时时间内未收到lora网关发送的数据窗口，就认为lora网关离线或出现异常，重新发起入网流程。
按上述方案，所述步骤S1中，入网频段为固定频段，用于设备入网报文的交互，lora节点入网后不再使用该入网频段，lora网关每隔一段时间后切换带该入网频段发送的入网窗口报文，保证新接入的lora节点能够入网；入网窗口报文携带同步时间信息，用于RTT算法的测距；入网窗口报文是一个时间窗口，lora节点在该时间窗口内发送数据给lora网关。
按上述方案，所述步骤S2中，随机延迟时间是通过随机延迟算法计算的一段时间，用于防止多个lora节点同时入网时产生冲突。
按上述方案，所述步骤S3中，入网报文目的地址为步骤S2中携带的lora节点地址，lora网关为lora节点分配的唯一标识在整个lora网络是唯一的，lora网关给每个lora节点分配一个唯一标识，用于lora网关区分不同lora节点。
按上述方案，所述步骤S4中，入网确认窗口报文是一个时间窗口，在该时间窗口内，lora节点必须回复入网确认报文，否则入网失败。
按上述方案，所述步骤S5中，lora工作频段和入网频段不是同一个频段；数据窗口报文是lora节点发送数据的时间窗口，lora节点只在该时间窗口内发送和接收报文，其他时间窗口，lora节点处于睡眠模式；数据窗口报文的目的地址为lora节点；在非数据窗口时间内，lora节点处于睡眠模式，时间窗口到达后，lora节点自动唤醒。
按上述方案，所述步骤S6中，定时接收lora网关发送的数据窗口是指lora网关要定时发送数据窗口报文给lora节点，用于检测lora网关是否离线或异常(保证lora节点的数据得到发送，同时在该数据窗口内也接收数据窗口报文)。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、可以降低lora节点的功耗，使lora节点不工作时处于睡眠模式，增加lora节点的使用寿命。
2、可以实时的增加lora节点，方便网络的扩展。
3、可以通过RTT测量lora节点的距离，方便产品的维护，减少维护成本。
附图说明
图1是本发明实施例的方法流程图；
图2是本发明实施时RTT计算图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
本发明实施例中，提供了一种稳定安全的lora组网及通信方法，如图1所示包括以下步骤：
S1、lora网关通过入网频段定时发送入网窗口报文，入网窗口报文携带同步时间信息，该同步时间为lora网关本地地址t0，报文格式如下所示：
Figure BDA0002220812490000031
S2、lora节点收到入网窗口报文后，同时lora节点将本地时间设置为t0，随机延迟一段时间后发起入网请求报文，入网请求报文携带lora的地址和同步时间，该同步时间为lora节点本地时间t1，报文格式如下所示：
Lora节点地址 Lora网关地址 入网请求报文 同步时间
S3、lora网关收到lora节点的入网请求后就往lora节点发送入网报文，入网报文目的地址为lora节点地址，同时携带lora网关为其分配的唯一标识和lora工作频段，报文格式如下所示：
Figure BDA0002220812490000032
假设lora网关收到lora节点报文的时间为t2，那么这里就可以算出RTT(Round-Trip Time，往返时延)，如图2所示。
S4、lora网关立即向lora节点发送一个入网确认窗口报文，报文格式如下所示：
Figure BDA0002220812490000033
如果在该时隙窗口内网关收到lora节点发送的入网确认报文，就认为lora节点入网成功，如果在该时隙窗口内没有收到入网确认报文，就向该lora节点发送一个取消入网报文。
S5、lora节点在收到正常的时隙窗口后立即发送一个入网确认报文，报文格式如下所示：
Figure BDA0002220812490000034
S6、lora网关收到入网确认报文后发送一个数据窗口报文，报文格式如下所示：
Figure BDA0002220812490000035
该窗口携带lora工作的频段和唯一标识，lora节点收到正常时隙报文后切换到工作频段进行数据接收和发送；
S7、lora节点在入网后，在一段时间内未收到数据窗口，认为lora网关离线或出现异常，重新发起入网流程。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种稳定安全的lora组网及通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、lora网关通过入网频段定时发送入网窗口报文，入网窗口报文携带同步时间信息，入网频段为固定频段，用于设备入网报文的交互，lora节点入网后不再使用该入网频段，lora网关每隔一段时间后切换在该入网频段发送的入网窗口报文，保证新接入的lora节点能够入网；入网窗口报文携带同步时间信息，用于RTT算法的测距；入网窗口报文是一个时间窗口，lora节点在该时间窗口内发送数据给lora网关；
S2、lora节点收到入网窗口报文后，经过一段随机延迟时间后发起入网请求报文，入网请求报文携带lora节点地址和同步时间；
S3、lora网关收到lora节点的入网请求报文后往lora节点发送入网报文，入网报文目的地址为lora节点地址，入网报文携带lora网关为lora节点分配的唯一标识和lora工作频段；
S4、lora网关立即向lora节点发送一个入网确认窗口报文，该报文携带时隙窗口，如果在该时隙窗口内网关收到lora节点发送的入网确认报文，就认为lora节点入网成功，如果在该时隙窗口内没有收到入网确认报文，就向该lora节点发送一个取消入网报文；
S5、lora网关收到入网确认报文后向lora节点发送一个数据窗口报文，该数据窗口报文携带lora工作频段和唯一标识，lora节点收到数据窗口报文后切换到工作频段进行数据接收和发送，lora工作频段和入网频段不是同一个频段；数据窗口报文是lora节点发送数据的时间窗口，lora节点只在该时间窗口内发送和接收报文，其他时间窗口，lora节点处于睡眠模式；数据窗口报文的目的地址为lora节点；在非数据窗口时间内，lora节点处于睡眠模式，时间窗口到达后，lora节点自动唤醒；
S6、lora节点在入网后，定时接收lora网关发送的数据窗口，如果该定时时间内未收到lora网关发送的数据窗口，就认为lora网关离线或出现异常，重新发起入网流程。
2.根据权利要求1所述的一种稳定安全的lora组网及通信方法，其特征在于，所述步骤S2中，随机延迟时间是通过随机延迟算法计算的一段时间，用于防止多个lora节点同时入网时产生冲突。
3.根据权利要求1所述的一种稳定安全的lora组网及通信方法，其特征在于，所述步骤S3中，入网报文目的地址为步骤S2中携带的lora节点地址，lora网关为lora节点分配的唯一标识在整个lora网络是唯一的，lora网关给每个lora节点分配一个唯一标识，用于lora网关区分不同lora节点。
4.根据权利要求1所述的一种稳定安全的lora组网及通信方法，其特征在于，所述步骤S4中，入网确认窗口报文是一个时间窗口，在该时间窗口内，lora节点必须回复入网确认报文，否则入网失败。
5.根据权利要求1所述的一种稳定安全的lora组网及通信方法，其特征在于，所述步骤S6中，定时接收lora网关发送的数据窗口是指lora网关定时发送数据窗口报文给lora节点，用于检测lora网关是否离线或异常。
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