CN112154689B - 通信方法 - Google Patents

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Abstract

在LoRa类型的网络中执行的通信方法，其中，终端通过网关集中的网关与服务器进行通信，每个网关与包括使用所述网关以与服务器进行通信的至少一个终端的终端集相关联。该方法使得第二网关能够在下行链路帧中中继由与第二网关不同的第一网关在上行链路帧中接收的消息的响应，即使第二网关没有接收到上行链路帧。

Description

通信方法
本发明涉及一种在远程无线网络中执行并提供低能耗的通信方法，以及实现该方法的装置和系统。
因特网逐渐转变成称为“物联网”的广域网，连接已经变得可连接的各种对象。于是，出现了网络方面的新要求，特别是对于具有比传统蜂窝网络更大的覆盖范围并使得限制所连接的设备的能耗成为可能的无线网络的要求。在这些提供低能耗的远程无线网络(“低功率广域网(LPWAN)”)中，可提及基于LoRa(注册商标)(“远程”)技术的网络。Lora技术在以术语“ISM”(工业、科学和医学)波带为人们所知的频带上运作，该频带包括：可自由用于工业、科学和医学应用的频带。Lora技术是基于扩频技术的，使得在特别嘈杂的ISM波带中获得具有良好鲁棒性的低比特率通信成为可能。
基于LoRa技术的网络(下文称为“LoRa网络”)使用称为LoRaWAN的协议。LoRa网络由通常放置在高点上的基站或网关组成，以便覆盖大的地理区域。网关能够探测由设备或终端(“端点”)在它们的区域中发送的消息，并能够将消息传送到将对其进行处理的至少一个服务器(LoRa网络服务器(LNS))。
在LoRa网络的常规功能中，希望向服务器传输消息(即，数据)的终端根据LoRaWAN协议在被称为上行链路帧的帧中传输该消息。上行链路帧以广播模式传输。该上行链路帧由至少一个网关接收。已经接收到该帧的每个网关对其进行解码，并在HTTP(超文本传输协议)请求中将该消息重新传输到服务器。如果多个网关已经接收到该帧，则服务器接收包含该消息的多个HTTP请求。然后，服务器必须在已经接收到上行链路帧的网关中指定将用于中继对包含在上行链路帧中的消息的响应的网关。响应在HTTP请求中从服务器传输到指定网关，然后在单播模式中，根据LoRaWAN协议在下行链路帧中从指定网关传输到终端。在LoRa网络的大多数实现中，所指定的网关是提供与发送上行链路帧的终端的最佳传输质量的网关。这些实现的一个缺点在于，对服务器与终端之间的上行链路帧的响应的中继通常是由相同的网关提供的，这可能导致这些网关的下行链路信道上的拥塞。
LoRa网络的另一个特殊性在于，网关是在半双工模式下工作的设备。因此，网关不能同时发送和接收终端数据。这是因为对于可大约是-140dBm的接收电平，LoRa网关具有非常高的传输电平，大约+27dBm。传输电平与接收电平之间的这种差异意味着消息的传输将极大地干扰消息的同步接收，尽管传输和接收使用两个不同的频带。在使用在半双工模式下工作的网关方面的这种限制极大地损害了LoRa网络的性能。一种可能的解决方案将由将网关划分为传输部分和接收部分组成，并在地理上将这两个部分分开。该解决方案将使得这样排列的网关能够同时传输和接收(网关将因此成为在全双工模式下工作的设备)，这将造成两个部分之间同步的问题。这是因为由服务器指定的用于中继对已经接收到的消息的响应的网关必须在由服务器确定的时刻传输响应。该时刻由服务器通过将预定义的时间段添加到由所述网关接收包含消息的上行链路帧的时刻来计算。然而，以网关的接收部分的时间基准来计算传输时刻，在网关的传输部分与网关的接收部分之间没有同步的情况下，网关的接收部分的时间基准对于传输部分是未知的。通常通过在设备的每个项目中插入用于在公共时钟上同步的模块(诸如，GPS(全球定位系统)模块)来解决设备的远程项目之间的同步问题。然而，在每个网关中插入GPS模块将增加网络的成本和复杂性。
希望克服现有技术的这些缺点。特别希望提出一种方法，该方法使得仅包括以半双工模式工作的网关的LoRa网络能够提供全双工功能，该全双工功能是在没有在每个网关中插入用于在公共时钟上同步的模块的情况下获得的。此外，希望该方法能够防止对来自终端的消息的响应的中继总是接近相同的网关。
此外，还希望提出易于以低成本实现的方法。
根据本发明的第一方面，本发明涉及在远程无线网络中执行并提供低能耗的通信方法，其中终端根据通信技术通过一组网关中的网关与服务器通信，这意味着，当服务器经由第一网关从终端接收消息时，它根据由所述第一网关接收所述消息的时刻，确定网关必须对所述消息的响应进行中继的时刻，每个网关与包括使用所述网关以与服务器进行通信的至少一个终端的一组终端相关联。该服务器所使用的方法包括：接收来自第一网关的请求，该请求包含由终端(被称为发送终端)在被称为上行链路帧的帧中发送的消息；确定与第一网关不同的第二网关，以用于中继目的在于发送终端的对所述消息的响应，在包括第一网关和至少一个第二网关的网关集合中的网关子集中确定第二网关，子集中的每个网关能够向终端中继对由所述子集中的任何其他网关接收的、所述终端在上行链路帧中发送的消息的响应，所述子集中的网关具有至少一个公共关联的终端，并且与所述发送终端关联；向第二网关发送包含所述响应的请求，所述响应在请求中指示的时刻由第二网关在被称为下行链路帧的帧中被重发到所述发送终端，所述时刻在第一网关的时间基准中被指示，第二网关考虑第一网关和第二网关之间的时钟差，以便在所述时刻发送下行链路帧。
根据一个实施例，通信技术是LoRa技术，并且在网关和终端之间交换的每个帧都根据LoRaWAN协议。
根据一个实施例，网关集包括多个网关子集，每个子集由运营商通过在服务器的控制下以预定周期周期性地执行的形成子集的自适应过程基于网关来形成，所基于的网关能够彼此独立，以便通过它们中的一个将对上行链路帧中接收的消息的响应在下行链路帧中进行中继。
根据一个实施例，服务器向包括在子集中的每个网关发送所述子集的特征，所述子集的特征包括用于包括在所述子集中的每个网关的标识符和用于在子集中的网关之间共同关联的每个终端的标识符。
根据一个实施例，形成子集的自适应过程包括：通过每个网关在最后的预定义周期期间已发送的下行链路帧的数量的递减顺序，或者通过每个网关在所述最后的预定义周期期间已接收的上行链路帧的数量的递减顺序，对所述网关集中的所述网关进行分类；遍历以其分类顺序进行分类的所述网关，并且对于每个网关，通过在最后的预定义周期期间由所述网关从所述终端接收的上行链路帧的数量的递减顺序对与所述网关相关联的每个终端进行分类；遍历以其所述分类顺序进行分类的所述网关，并且对于每个网关，根据所述网关定义网关子集，被称为基本网关的所述网关属于所述子集，定义所述子集包括：只要与所定义的所述网关子集相关联的第一终端集中的终端的数量高于与所述基本网关相关联的第二终端集中的终端的数量的预定义的百分比：在如此分类的尚未插入到所述子集中的所述网关当中，识别具有与所述基本网关最多数量的共同终端的网关；在所述子集中插入识别的网关，以及形成所述第一终端集作为所述第二终端集和与插入所述子集中的网关相关联的每个终端集之间的交集；以及从与如此分类的所述网关相关联的所述终端集中除去包括在所述第一终端集中的每个终端。
根据一个实施例，当通过每个网关在所述最后的预定义周期期间已发送的下行链路帧的数量的递减顺序来对所述网关进行分类时，仅对在所述最后的预定义周期期间已发送了至少预定数量的下行链路帧的所述网关进行分类；以及当通过在所述最后的预定义周期期间每个网关已接收的上行链路帧的数量的递减顺序来对所述网关进行分类时，仅对在所述最后的预定义周期期间已接收到至少预定数量的上行链路帧的所述网关进行分类。
根据一个实施例，当网关已经被插入到根据一个基本网关形成的子集中时，这个网关不能被插入到根据所有其它基本网关形成的子集中。
根据一个实施例，当所有分类的网关已经插入子集中时或者当所述网络中的所有所述终端都包括在与子集相关联的终端集中时，形成所述子集的所述自适应过程停止。
根据一个实施例，存在于两个网关之间的所述时钟差由同步过程确定，所述同步过程由所述两个网关中的被称为发起网关的一个网关执行，所述发起网关与另一个被称为协作网关的网关协作，并且所述方法包括：传输目的在于所述协作网关的上行链路帧，所述发起网关在监听对所述上行链路帧的响应之前的预定周期期间等待，在由所述协作网关接收所述帧之后的等于所述预定周期的周期之后，由所述协作网关在下行链路帧中发送所述响应，第一项信息表示由所述协作网关接收所述请求的时刻添加由所述协作网关插入到所述响应中的预定周期；接收所述响应，并通过所述第二网关获得表示所述响应的接收时刻的第二项信息；以及计算所述发起网关与所述协作网关之间的所述时钟差，作为所述第二项信息与第一项信息之间的差。
根据一个实施例，对于子集中的每对可能的网关，在每个子集中执行所述同步过程，一对网关中的每个网关以预定义的规则间隔或自适应间隔交替地启动或协作，所述间隔的持续时间取决于所述时钟差随时间的变化。
根据一个实施例，在包括所述第一网关的所述网关子集中随机地确定所述第二网关，或者在所述子集中的预定义数量的网关中随机地提供与所述发送终端通信的通信质量，所述通信质量在所述子集中的所述网关中是最高的。
根据一个实施例，通过考虑表示由所述子集中的网关响应于终端在上行链路帧中发送的消息而发送的下行链路帧的数量的计数器值来确定第二网关。
根据一个实施例，确定的第二网关与在与所述子集中的网关相关联的计数器值中最低的计数器值相关联。
根据一个实施例，通过执行选择过程来确定第二网关，所述选择过程包括：在与所述子集中的网关相关联的计数器值中预先选择与最低计数器值相关联的预定数量的网关；在预定数量的预选网关中的网关中选择与表示与发送终端的通信质量的、高于或等于预定义的质量阈值的值相关联的网关，所选择的网关成为第二网关。
根据一个实施例，当所述预定义的数量的网关中没有网关与表示与所述发送终端的通信质量的、大于或等于所述预定义的质量阈值的值相关联时，在所述子集中选择网关，所选择的网关与所述子集中的所述网关相关联的所述计数器值中的最小计数器值相关联，并且与表示与所述发送终端的通信质量的、大于或等于所述预定义的质量阈值的值相关联；以及如果所述子集中没有网关与表示与所述发送终端的通信质量的、高于或等于所述预定义的质量阈值的值相关联，则选择网关，所选择的网关与表示与所述发送终端的通信质量的值相关联，所述值在表示与所述子集中的所述网关相关联的所述发送终端的通信质量的值中是最大的。
根据一个实施例，当所述服务器接收多个请求时，其中，所述多个请求中的每个包含由与任何子集相关联的发送终端在上行链路帧中发送的相同消息，所述方法包括：在将所述消息传送到所述服务器的所述第一网关中选择网关，其中，所述帧的接收质量高于或等于预定义的质量阈值；以及向所选择的网关传输包含所述响应的请求，所述响应由所选择的网关在下行链路帧中重新传输到所述发送终端。
根据本发明的第二方面，本发明涉及一种包括在远程无线网络中并提供低能耗的服务器类型的设备，终端根据通信技术通过网关集中的网关与所述服务器进行通信，当所述服务器经由第一网关从终端接收消息时，所述服务器根据由所述第一网关接收所述消息的时刻来确定所述网关必须中继对所述消息的响应的时刻，每个网关与终端集相关联，所述终端集包括：使用所述网关以与所述服务器进行通信的至少一个终端，其中，所述装置包括：接收装置，用于接收来自第一网关的请求，所述请求包含由被称为发送终端的终端在被称为上行链路帧的帧中发送的消息；确定装置，用于确定不同于所述第一网关的第二网关，所述第二网关，所述第二网关用于将对所述消息的响应中继到所述发送终端，所述第二网关在包括所述第一网关和至少一个第二网关的所述网关集中的网关子集中被确定，所述子集中的每个网关能够向终端中继对由所述子集中的任何其他网关接收的、所述终端在上行链路帧中传输的消息的响应，所述子集中的所述网关具有至少一个共同关联的终端，并与所述发送终端相关联；传输装置，用于向所述第二网关传输包含所述响应的请求，所述响应由所述第二网关在所述请求中指示的时刻在被称为下行链路帧的帧中被重新传输到所述发送终端，所述时刻在所述第一网关的时间基准中被指示，所述第二网关考虑所述第一网关与所述第二网关之间的时钟差，用于在所述时刻传输下行链路帧。
根据本发明的第三方面，本发明涉及一种包括在远程无线网络中并提供低能耗的系统，包括根据第二方面的服务器类型的设备，多个终端和多个网关，每个网关能够向终端中继对由所述子集中的任何其它网关接收的、所述终端在上行链路帧中传输的消息的响应，所述子集中的所述网关具有至少一个共同的相关终端。
根据本发明的第四方面，本发明涉及一种包括指令的计算机程序，当所述程序由设备的处理器执行时，所述指令用于由设备实现根据第一方面的方法。
根据本发明的第五方面，本发明涉及存储有包括指令的计算机程序的存储装置，当所述程序由设备的处理器执行时，所述指令用于由设备实现根据第一方面的方法。
通过阅读以下对示例性实施例的描述，本发明的上述以及其它特征将变得更加清楚，所述描述是结合附图进行的，其中：
图1示意性地示出了其中实现了本发明的LoRa网络；
图2A示意性地示出了包括在服务器中的处理模块；
图2B示意性地示出了包括在网关中的处理模块；
图3示意性地示出了根据本发明的通信方法；
图4示意性地示出了根据本发明的同步过程；
图5A示意性地示出了根据本发明的用于形成网关子集的自适应过程的第一示例；
图5B示意性地示出了根据本发明的用于形成网关子集的自适应过程的第二示例；
图6示意性地详细示出了网关子集的形成；以及
图7示意性地示出了用于选择将对从终端产生的消息的响应进行中继的网关的过程。
下文在LoRa网络环境中描述本发明。然而，在其它场景下，本发明也适用于提供低能量消耗的所有类型的远程无线网络，其中，终端经由半双工网关与中央服务器进行通信。
图1示意性地示出了其中实现了本发明的LoRa网络1的示例。
在图1的示例中，LoRa网络1包括：服务器10、包括至少两个网关(在图1中仅示出了两个网关11A和11B)的一组网关以及至少一个终端(在图1中仅示出了一个终端12)。每个网关通过电缆或无线通信链路与服务器10通信。例如，网关11A(以及分别地网关11B)通过电缆或无线链路14A(以及分别地14B)与服务器10通信。此外，网关与终端之间的每个通信使用无线通信链路。例如，网关11A(以及分别地网关11B)通过无线通信链路13A(以及分别地13B)与终端12通信。
服务器10包括：处理模块100。每个网关包括：处理模块。例如，网关11A(以及分别地11B)包括处理模块110A(以及分别地110B)。
在一个实施例中，一些网关可以彼此通信。为此，希望与另一网关通信的每个网关使用使得网关能够临时被视为终端的功能。例如，网关11A和网关11B可通过无线通信链路15彼此通信。
应当注意，在LoRa网络1中，终端与网关之间的通信以及网关之间的通信使用与LoRaWAN协议兼容的帧。2015年8月的文件LoRaWAN 1.1(“Draft LoRaWAN 1.1”)定义了LoRa网络的终端与网关之间的通信。
图2A示意性地示出了包括在集中式服务器10中的处理模块100的硬件结构的示例。
根据图2A所示的硬件结构的示例，处理模块100则包括通过通信总线1000连接的：处理器或CPU(中央处理单元)1001、随机存取存储器RAM 1002、只读存储器ROM 1003、存储单元(诸如硬盘或存储介质读取器)，诸如SD(安全数字)卡读取器1004、使得处理模块100能够与其它模块或装置通信的至少一个通信接口1005。例如，通信接口1005使得处理模块100能够与LoRa网络1中的网关(诸如网关11A和网关11B)进行通信，或者与属于云的远程服务器通信。
处理器1001能够执行从ROM 1003、从外部存储器(未示出)、从存储介质(诸如SD卡)或从通信网络加载到RAM 1002中的指令。当服务器10上电时，处理器1001能够从RAM1002读取指令并执行这些指令。在一个实施例中，这些指令形成计算机程序，该计算机程序引起由处理器1001完全或部分地实现下面关于图3、图4、图5A、图5B和图6的所描述的方法。
图2B示意性地示出了包括在LoRa网关11A中的处理模块110A的硬件结构的示例。处理模块110B是相同的。
根据图2B所示的硬件结构的示例，处理模块110A则包括通过通信总线1100连接的：处理器或CPU 1101、随机存取存储器RAM 1102、只读存储器ROM 1103、存储单元(诸如硬盘或存储介质读取器)，诸如SD卡读取器1104、使得处理模块110A能够与其它模块或装置进行通信的至少一个通信接口1105。例如，通信接口1105使得处理模块110A能够与服务器10通信，与LoRa网络1中的其它网关(诸如网关11B)通信，或者与LoRa网络1的终端(诸如终端12)进行通信。在一个实施例中，处理模块110A还包括：计数模块，其能够提供以32位编码并在每微秒处递增一个单位的计数值CPRTi，i是处理模块的标识符(即，对于处理模块110A的计数模块，i＝110A)。
处理器1101能够执行从ROM 1003、从外部存储器(未示出)、从存储介质(诸如SD卡)或从通信网络加载到RAM 1002中的指令。当网关11A上电时，处理器1101能够从RAM1102读取指令并执行这些指令。在一个实施例中，这些指令形成计算机程序，该计算机程序使得处理器1101完全或部分地实现下面结合图3和图4所描述的方法。
关于图3、图4、图5A、图5B和图6的所描述的方法可通过由可编程机器(例如，DSP(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令以软件形式实现，或者可通过机器或专用组件(例如，FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))以硬件形式实现。
图3示意性地示出了根据本发明的通信方法。
在步骤300中，终端12根据LoRaWAN协议向服务器10发送帧。被称为上行链路帧的该帧以广播模式被传输，以使得终端12的范围内的每个网关接收该上行链路帧。在LoRa网络1的示例中，假定被称为UL(上行链路)网关的网关11A接收由终端12传输的每个上行链路帧。
因此，在步骤301，网关11A的处理模块110A接收上行链路帧。
当LoRa网络中的网关接收包含目的在于服务器的消息的上行链路帧时，该网关对该消息进行解码，并将包含在该上行链路帧中的消息插入到被称为上行链路HTTP请求的HTTP请求中，然后则以单播模式将该上行链路HTTP请求传输到LoRa网络的服务器。在步骤302中，处理模块110A将包含在上行链路帧中的消息解码并插入到上行链路HTTP请求中，然后则以单播模式将该上行链路HTTP请求传输到服务器10。此外，该请求包括：表示网关11A接收到上行链路帧的时刻的信息。表示上行链路帧的接收时刻的这个信息由其计数模块供应给处理模块110A。因此，已经在网关11A的时间参考帧中测量了表示上行链路帧的接收时刻的这个信息。
在步骤303，服务器10的处理模块100接收包含由终端12在上行链路帧中发送的消息的上行链路HTTP请求。
在步骤304中，处理模块100确定被称为DL(下行链路)网关的第二网关，该第二网关不同于网关11A(即，UL网关)，以用于将对包含在上行链路帧中的消息的响应中继到终端12。LoRa网络1中的所有网关由多个网关子集组成。网关的每个子集包括网关，所述网关能够向终端中继对包含在由所述终端发送的、由所述子集中的任何其它网关接收的上行链路帧中的消息的响应。子集中的每个网关可以可选地是UL网关或DL网关。子集中的、已经接收到上行链路帧的每个网关被认为是UL网关。子集中的、对包含在由子集中的另一网关接收的上行链路帧中的消息的响应进行中继的每个网关(也就是说，代表子集中的另一网关对包含在上行链路帧中的消息的响应进行中继)被认为是DL网关。因此，每个子集包括至少一个第一网关和一个第二网关。或者，第一网关可以是UL网关或DL网关。当第一网关是UL网关时，第二网关可以是DL网关，或者当第一网关是DL网关时，第二网关可以是UL网关。子集中的网关具有至少一个彼此共同相关联的终端。当网关在最近一段时间内接收到来自所述终端的上行链路帧时，网关被认为与终端相关联。此外，子集中的每个网关与发送由子集中的UL网关接收的上行链路帧的至少一个终端相关联。因此，在步骤304中，在包括网关11A的子集中确定DL网关，并且其中每个网关至少与终端12相关联。在关于图3的所描述的示例中，所确定的DL网关是网关11B。应当注意，尽管上行链路帧是以广播模式传输的，但是网关11B不一定接收到该帧。下文关于图5A和图5B描述用于根据LoRa网络1中的网关集创建网关子集的过程的两个示例。应当注意，在本发明中，服务器10或云中的远程服务器在服务器10的请求下保持每个子集的特性。服务器10(或者在服务器10的控制下的云中的远程服务器)已经定义了这些子集或者在操作员配置LoRa网络1期间获得了这些子集。这些特征包括：属于所述子集的每个网关的标识符以及在所述子集中的所有网关之间共同相关联的每个终端的标识符。每当所述子集被定义或更新时，服务器10将每个子集的特征传输到属于所述子集的每个网关。
在步骤305，处理模块100向网关11B传输包含所述响应的HTTP请求。该请求还包括：表示与所述请求相对应的、网关11B传输下行链路帧所需时刻的信息。处理模块100相对于表示由网关11A接收上行链路帧的时刻的信息来计算该传输时刻。该计算包括将预定义的周期D添加到所述接收时刻组成。例如，D＝1s。因此，相对于网关11A(即，UL网关)的时间基准来计算传输时刻。
在步骤306，网关11B的处理模块110B接收包含所述响应的HTTP请求。
在步骤307中，处理模块110B生成包含该响应的下行链路帧，并在与表示所需的传输时刻的信息相对应的时刻以单播模式将其传输到终端12。如上所述，相对于网关11A的时间基准计算所需的传输时刻。然而，网关11B不具有相同的时间基准。这是因为网关11B的时间基准是由处理模块110B的计数模块给出的，尽管与处理模块110A的计数模块相同，但是处理模块110B的计数模块通常相对于处理模块110A的计数模块偏移。此外，即使两个计数模块在一瞬间已被同步，它们也可能随着时间经历不同的漂移。为了补偿该偏移，处理模块110B考虑网关11A与网关11B之间的时钟差Δ。该时钟差Δ由处理模块110B通过有规律地实现下面关于图4所描述的同步过程来获得。
在步骤308，终端12接收包含对包含在上行链路帧中的消息的响应的下行链路帧。
在一个实施例中，在步骤304中，如果其中确定了网关11B(即，DL网关)的网关子集包括代表网关11A(即，UL网关)的易于成为DL网关的多个网关，则处理模块100在多个网关中随机地确定DL网关。
在一个实施例中，在步骤304期间，如果其中确定了网关11B的网关子集包括代表网关11A的易于成为DL网关的多个网关，则处理模块100随机地在提供与终端12的最佳通信质量的多个网关中的n个网关中确定DL网关。例如，如果子集包括m个网关，m等于100，n＝10。
图4示意性地示出了根据本发明的同步过程。
在每个子集中，对包括在所述子集中的每个可能的网关对执行同步过程。一对中的两个网关之间的同步过程是单向的。这是因为，假设该对中的两个网关之一(称为发起网关)是发起同步过程的网关，则同步过程使得发起网关能够知道该对中的两个网关之间存在的时钟差Δ。该对中称为协作网关的另一网关(其未发起同步过程)在执行同步过程结束时不知道时钟差Δ。因此，有必要执行两次同步过程，以使得一对中的两个网关都知道时钟差Δ，一对中的每个网关交替地成为发起者和协作者。例如以持续时间T的预定义的规则的间隔来执行该过程。在一个实施例中，T＝10s。
在图4中，在网关11A与网关11B之间执行同步过程，网关11B是发起所述过程的网关。因此，在该示例中，只有网关11B知道在执行同步过程结束时的时钟差Δ。
在步骤400，处理模块110B以广播模式传输上行链路帧。为此，网关11B表现为被称为TERM_11B的终端。上行链路帧被认为是空帧，因为它不包含任何有效载荷，而只包含根据LoRaWAN协议的报头数据，包括终端TERM_11B的地址addr_TERM_11B。
在步骤401中，在该传输之后，处理模块110B等待周期D。在一个实施例中，D＝1s。
在周期D结束时，处理模块110B在步骤402中监听对其空上行链路帧的响应。
在步骤403，网关11A的处理模块110A从网关11B接收空上行链路帧。处理模块110A通过包含在空上行链路帧中的地址addr_TERM_11B来识别终端TERM_11B(并且因此识别网关11B)。这是因为地址addr_TERM_11B是网关11B的、包含在包括网关11A的子集的特征中的标识符，该标识符由服务器10传输到包括在该子集中的所有网关。
在步骤404中，处理模块110A保存其计数模块的当前值CPRT110A。当前值CPRT110A是表示由网关11A接收来自终端TERM_11B(即，来自网关11B)的空上行链路帧的时刻的信息。
在步骤405中，在接收到空上行链路帧之后，处理模块110B在周期D期间等待。
在周期D结束时，处理模块110A在步骤406中传输对空上行链路帧的响应。该响应以目的在于网关11B的单播模式的下行链路帧的形式传输。该响应包括表示由网关11A接收到空上行链路帧的时刻添加了周期D的信息，也就是说，CPRT110A+D。
在步骤407，处理模块110B接收包含该响应的下行链路帧。
在步骤408中，处理模块110B保存其计数模块的当前值CPRT110B。当前值CPRT110B是表示由网关11B接收来自网关11A的下行链路帧的时刻的信息。
在步骤409，处理模块110B计算网关11A的时钟与网关11B的时钟之间的时钟差Δ:
Δ＝CPRT110B-(CPRT110A+D)
在步骤410中，处理模块110B存储时钟差Δ。在步骤307期间使用时钟差Δ。
在步骤411中，处理模块110B在预定义的规则间隔T的时间期间等待，然后返回到步骤400，以便更新时钟差Δ。
在一个实施例中，同步过程的两次启动之间的间隔持续时间不是预定义的，而是自适应的。例如，表示为Tadapt的该间隔持续时间取决于随时间变化的差Δ。如果发起网关(这里是网关110B)的处理模块发现时钟差的绝对值|Δ|增加，则间隔Tadapt的持续时间减小。如果时钟差的绝对值|Δ|减小，则间隔Tadapt的持续时间增加。例如，如果Δcurr是计算的最后一个差，并且Δpre是前一个差：
Figure BDA0002788716000000131
在图4的示例中，我们示出网关11B如何获得网关11A与网关11B之间的时钟差Δ。为了使网关11A获得网关11A与网关11B之间的时钟差Δ，其需要启动同步过程，因此其需要执行步骤400、步骤401、步骤402、步骤407、步骤408、步骤409、步骤410和步骤411，网关11B执行步骤403、步骤404、步骤405和步骤406。
在一个实施例中，子集中的每个网关通过其处理模块实现软件模块(即，应用)，该软件模块专用于所述子集中与其形成对的每个其它网关。对于每个其它网关，该软件模块管理空上行链路帧的接收(步骤403)，在该接收之后应用的每个处理(步骤404和405)，以及下行链路帧的传输(步骤406)，其中下行链路帧包含表示接收到空上行链路帧添加了周期D的时刻的信息。
如上所述，本发明依赖于网关子集的使用。网关的每个子集包括这样的网关，所述网关能够向终端中继对包含在由所述终端发送的、由所述子集中的任何其它网关接收的上行链路帧中的消息的响应。
在一个实施例中，在由运营商配置LoRa网络1的期间获得子集。在该配置期间，运营商定义子集。例如，运营商形成网关的子集，其中运营商知道它们可以彼此替换，以便通过它们之一在下行链路帧中对上行链路帧中接收的消息的响应进行中继。为此，运营商可通过每个网关的地理位置进行操作。因此，可从位于距离第一网关R半径内(例如R＝10公里)的网关形成与第一网关相关联的子集。在该实施例中，出发原则是能够向第一网关传输上行链路帧的终端能够从位于第一网关周围R公里半径内的第二网关接收下行链路帧。
除了如果LoRa网络包括大量的网关和终端则实现起来是困难的事实之外，该第一实施例不是自适应的。实际上，它不考虑网关的任何故障或网关环境的改变(例如，在第二网关附近的建筑物的构造，其将阻止第一网关与第二网关之间的通信或第二网关与传输上行链路帧的终端之间的通信)。此外，每次将新网关插入到LoRa网络1中需要运营商的动作，以便修改至少一些子集的特性。然而，当服务器10没有关于实际与每个终端相关联的网关的信息时，可在启动LoRa网络1时使用该实施例。
图5A和5B示意性地示出了根据本发明的用于形成网关子集的自适应过程的第一示例和第二示例。
用于形成网关子集的每个自适应过程由服务器10或在服务器10的控制下由云中的远程服务器以周期P周期性地执行。P是例如两小时的周期。
用于形成网关子集的自适应过程的第一示例和第二示例适于不同的环境。
图5A中的示例的环境是LoRa网络的环境，其中，LoRa网络中的网关能够在相同的信道上实现传输，所述网关可向LoRa网络中的处于其范围内的每个终端传输下行链路帧，并从LoRa网络中的处于其范围内的每个终端接收上行链路帧。
图5B中的示例的环境是LoRa网络的环境，其中，LoRa网络的网关不能从LoRa网络中的在其范围内的每个终端接收上行链路帧。在这种环境下，考虑网关使用动态接收信道(该动态接收信道在分配给LoRa的整个频带上运行)，以便能够接收终端，所述网关不能以其它方式接收终端。
为了执行形成网关子集的这些过程，服务器10(或者在服务器10的控制下的云中的远程服务器)使用关于它从LoRa网络1中的网关接收的请求的信息或者关于它发送到LoRa网络1中的网关的请求的信息。对于每个请求，该信息包括：
请求的发送或接收时间；
请求的类型：上行链路或下行链路；
请求所涉及的终端的标识符；
请求所涉及的网关的标识符。
在下文中，我们描述了当由服务器10的处理模块100执行时形成网关子集的自适应过程。这些过程也可由云中的远程服务器的等效处理模块执行，然后该等效处理模块将过程的执行结果提供给服务器10。
在下文中，假设LoRa网络包括Np个网关。
参考图5A，在步骤501中，处理模块100通过在最后周期P期间在LoRa网络1中每个网关已经发送到终端的下行链路帧的数量的递减顺序来对LoRa网络1中的网关进行分类。
在一个实施例中，处理模块100仅对在最后一个周期P期间已经发送的至少预定数量λ的下行链路帧的网关进行分类。在一个实施例中，λ＝100。在该过程的剩余部分中不考虑其它网关。然后，只存在要考虑的N′p≤Np个网关，在下文中每个该网关都表示为GWi，其中i是从1变化到N′p的索引。
在步骤502中，处理模块100通过索引i的递增顺序遍历网关GWi。对于每个网关GWi，处理模块100通过在最后一个周期P期间由所述网关GWi从所述终端GWi接收的上行链路帧的数量的递减顺序来对与网关GWi相关联的每个终端进行分类。然后，针对网关GWi，获得了包括与网关GWi相关联的Mi个终端的分类的终端GTi集。
在步骤503中，处理模块100通过索引i的递增顺序而再次遍历网关GWi，但这次是为了形成子集。
图6示意性地详细示出了与步骤503相对应的子集的形成。
在步骤600中，处理模块100把变量i初始化为1。变量i使得可遍历网关GWi。网关GWi是处理模块100形成子集的网关，该网关GWi属于该子集。在步骤600期间，处理模块还将变量n′p初始化为要考虑的网关的数目的值N′p。
在步骤601中，处理模块100将终端集
Figure BDA0002788716000000162
初始化到与网关GWi相关联的终端集GTi。
在步骤602中，处理模块100将变量K初始化为能够被考虑用于从网关GWi形成子集的网关的数目。因此，变量K被初始化为n′p-1，因为网关GWi被从可考虑的网关集中移除，因为根据定义，它在形成的过程中形成子集的一部分。
在步骤603中，处理模块100在K个剩余网关中识别网关GWj，所述网关GWj具有与网关GWi最多的相同终端。
当找到网关GWj时，在步骤604中，处理模块100将网关GWj插入到根据网关GWi形成的子集中。换句话说，处理模块将网关GWj的标识符添加到表示根据网关GWi形成的子集的标识符集合中，该子集包括网关GWi的标识符。
在步骤605中，处理模块100将终端集
Figure BDA0002788716000000163
重新初始化为当前终端集
Figure BDA0002788716000000164
和与网关GWj相关联的终端集GTj之间的交集：
Figure BDA0002788716000000161
在步骤606，处理模块100检查终端集
Figure BDA0002788716000000165
中的终端
Figure BDA0002788716000000166
的数量是否大于或等于终端集GWi中的终端的数量Mi的预定百分比Q。在一个实施方案中，Q＝25％。
如果
Figure BDA0002788716000000171
则处理模块100继续进行步骤607。否则，处理模块继续进行步骤609。
在步骤607中，处理模块将变量K递减一个单位，以便传递到待被插入到根据网关GWi形成的网关子集中的另一网关GWj。
如果在步骤608中变量K等于零，则处理模块执行步骤609。否则，处理模块返回到步骤603。
在步骤609中，处理模块100从所有终端GTi集中除去属于终端
Figure BDA0002788716000000172
集的终端。以这种方式，同一终端不能与多个子集相关联。
在步骤610期间，处理模块100检查在除去属于该终端集
Figure BDA0002788716000000173
的终端之后，终端存在在至少两个GTi集中。如果不再存在包括终端的任何GTi集，则这意味着所有终端已经与子集相关联。如果仅存在一个包括终端的GTi集，这意味着将不可能将所述终端与子集相关联。在一个实施例中，对于不与子集相关联的这些终端，应用常规LoRa网络的行为。在这两种情况下，如果不再存在包括终端的任何GTi集，或者如果仅存在一个GTi集，则处理模块100在步骤613结束图6中的算法，并因此结束图5A中形成网关子集的自适应过程。
否则，在步骤611中，处理模块100更新变量i和n′p。在一个实施例中，网关可出现在多个子集中。在这个实施例中，在步骤610中，处理模块100将变量i递增一个单位以传递到另一网关GWi，且变量n′p保持不变。
步骤611之后是步骤612，在步骤612期间，处理模块100检查是否已经考虑了可以从中形成子集的所有网关。在网关可出现在多个子集中的实施例中，处理模块100检查变量i是否小于N′p。如果是这种情况，则处理模块100返回到步骤601。否则，处理模块100在步骤613结束图6中的算法，并因此结束形成图5A的网关子集的自适应过程。
应当注意，在图6的算法结束时，N′p个网关中的每个被包括在子集中，子集中的每个网关与属于与所述子集中的每个网关相关联的终端GTi集的交集
Figure BDA0002788716000000174
的每个终端相关联。
根据图6中的算法，网关可出现在多个子集中。
在一个实施例中，当在执行步骤604期间网关GWj已经被插入到根据网关GWi形成的子集中时，该网关GWj不再能够被插入到根据任何其它网关形成的子集中。在该实施例中，网关因此可仅出现在单个子集中。在该实施例中，在步骤611期间，变量i取不属于已经形成子集的网关GWi的索引的值。此外，该变量n′p取对应于包括在没有出现在任何已经形成的子集中的N′p个网关中的网关数量的值。在步骤612期间，处理模块100检查是否剩余有未出现在已经形成的任何子集中的至少两个网关。如果没有网关剩余，这意味着所有网关都已经插入到子集中。如果仅剩余一个网关，这意味着不可能根据剩余的网关形成子集，因为需要至少两个网关来形成子集。在这种情况下，处理模块100在步骤613期间结束图6中的算法，并因此结束图5A的形成网关子集的自适应过程。
现在参考图5B，在步骤511中，处理模块100在最后周期P期间在LoRa网络1中通过每个网关从终端接收到的上行链路帧的数量的递减顺序来对LoRa网络1的网关进行分类。
以类似于图5A中的过程的方式，在一个实施例中，处理模块100仅对在最后周期P期间已接收到至少预定数量λ的上行链路帧的网关进行分类。在过程的剩余部分中不考虑其它网关。然后只存在将被考虑的N″p≤Np个网关，在下文中表示为GWi，其中i是从1变化到N″p的索引。
步骤511之后是与步骤502和503严格相同的步骤512和513。在一个实施例中，由网关GWi传输的每个上行链路HTTP请求(包含由终端TERMk在上行链路帧中发送的消息，k的范围从0到包括在LoRa网络1中的终端的数量)还包括表示所述网关GWi接收所述上行链路帧的质量的值qi，k。对于由LoRa网络1的网关GWi和终端TERMk组成的每个可能的对，处理模块100存储变量Qi，k。该变量Qi，k由处理模块100在预定义的周期D的每个开始处被初始化为预定义的质量阈值SQ的值。例如，周期D取决于周期P。在另一个实施例中，周期D独立于周期P并且例如等于24小时。在由网关GWi从终端TERMk每次接收到上行链路帧时，处理模块100恢复包含在上行链路HTTP请求中的值qi，k，并将该值存储在变量Qi，k中。因此，在变量Qi，k中，处理模块100存储表示由所述终端TERMk的网关GWi接收的最后上行链路帧的接收质量的值。因此，处理模块100存储表示由网关GWi和终端TERMk组成的对已知的最后质量信息的接收质量值Qi，k。
在该实施例中，当至少一个网关GWi在上行链路HTTP请求中中继由不与子集相关联的终端TERMk在上行链路帧中传输的消息时，处理模块100在传送所述消息的网关GWi中选择所述帧的接收质量Qi，k高于或等于预定义的质量阈值SQ的网关GWi。处理模块100只能在接收到上行链路帧的网关GWi中进行选择，以用于中继对所述消息的响应，因为已经传送了包含来自与任何子集不相关联的终端TERMk的消息的上行链路HTTP请求的网关GWi被认为是不同步的。例如，在网关GWi中随机地进行选择，其中所述帧的接收质量高于或等于预定义的质量阈值SQ。如果没有网关GWi具有高于或等于预定义的质量阈值SQ的接收质量，则处理模块100选择具有最高接收质量的网关。
在一个实施例中，被称为具有计数器的实施例，处理模块100将计数器CPTRi与LoRa网络1中的每个网关GWi相关联。该计数器CPTRi使得对于每个网关GWi，可对响应于由终端TERMk在上行链路帧中传输消息的、由所述网关GWi传输的下行链路帧的数目进行计数(即，选择网关GWi来中继对由终端TERMk在上行链路帧中传输的消息的响应的次数)。在该实施例中，每个计数器CPTRi在周期D的每个开始处被复位为零。在该实施例中，当网关GWi被选择来中继对终端TERMk(所述终端TERMk不与子集相关联或与子集相关联)在上行链路帧中传输的消息的响应时，与所述网关GWi相关联的计数器CPTRi被递增一个单位。具有计数器的实施例使得能够更好地分配响应的传输负载。这是因为与更常用于中继响应的另一网关相比，很少用于中继对终端TERMk在上行链路帧中传输的消息的响应的网关是优选的。
在用于选择网关(所述网关利用计数器中继对从适配于实施例的终端发出的消息的响应)的过程的第一变体中，在步骤304中，如果其中确定了网关11B(即，DL网关)的网关GWi的子集包括代表网关11A(即，UL网关的)易于成为DL网关的多个网关GWi，则处理模块100使用与多个网关中的每个网关GWi相关联的计数器CPTRi的值来确定多个网关中的网关GWi中的DL网关。因此，处理模块100选择与计数器CPTRi的最低值相关联的网关GWi。当多个网关GWi共享最低的计数器值时，处理模块100在与所述计数器值相关联的网关GWi中随机选择网关GWi。然后，所选择的网关GWi的计数器CPTRi增加一个单位。
图7示意性地示出了用于选择网关的过程的第二变体，所述网关将中继对从适于具有计数器的实施例的终端发出的消息的响应。图7所示的选择方法对应于步骤304的特定实现。
还假定其中必须确定DL网关的网关的子集包括代表UL网关易于成为DL网关的多个网关。
在步骤700中，处理模块100预先选择网关GWi的数目L。预选的L个网关GWi是所述子集中的、与计数器CPTRi的最低值相关联的L个网关GWi。在一个实施方案中，L＝5。
在步骤701中，处理模块100检查预选的L个网关GWi中的至少一个是否与终端12传输的上行链路帧的接收质量值Qi，k相关联(终端12随后满足传输上行链路帧的终端TERMk的角色)，所述接收质量值Qi，k高于或等于预定义的质量阈值SQ。
如果单个预选网关GWi与高于或等于预定义的质量阈值SQ的接收质量值Qi，k相关联，则在步骤702中，处理模块100选择该网关来中继对包含在由终端12传输的上行链路帧中的消息的响应。
如果多个预选网关GWi与高于或等于预定义的质量阈值SQ的接收质量值Qi，k相关联，则在步骤702中，处理模块100随机选择这些网关GWi中的一个来中继对包含在由终端12传输的上行链路帧中的消息的响应。
在步骤702中，处理模块100将所选择的网关GWi的计数器CPTRi的值递增一个单位。
如果每个预选网关GWi与低于预定义的质量阈值SQ的接收质量值Qi，k相关联，则处理模块100转到步骤703。
在步骤703中，处理模块100确定子集中的至少一个网关是否与高于或等于预定义的质量阈值SQ的接收质量值Qi，k相关联。如果是这种情况，则处理模块100转到步骤705。
在步骤705中，处理模块100在子集的网关GWi中选择与高于或等于预定义的质量阈值SQ的接收质量值Qi，k相关联的、具有最低计数器值CPTRi的网关GWi。如果最低计数器值CPTRi由多个网关GWi共享，则处理模块100在这些网关中随机选择网关GWi。在步骤705中，处理模块100将所选择的网关GWi的计数器CPTRi的值增加一个单位。
如果子集中的每个网关与低于预定义的质量阈值SQ的接收质量值Qi，k相关联，则处理模块100执行步骤704。在步骤704中，处理模块100在子集中的网关中选择与最高值Qi，k相关联的网关CWi。如果最高值Qi，k由多个网关GWi共享，则处理模块100在这些网关中随机选择网关GWi。在步骤704中，处理模块100将所选择的网关CWi的计数器CPTRi的值增加一个单位。

Claims (16)

1.在长距离无线网络中执行并提供低能耗的通信方法，其中，终端根据通信技术通过网关集中的网关(11A、11b)与服务器(10)进行通信，当所述服务器经由第一网关从终端接收消息时，所述服务器根据由所述第一网关接收所述消息的时刻来确定网关必须对所述消息的响应进行中继的时刻，每个网关与终端集相关联，所述终端集包括使用所述网关以与所述服务器进行通信的至少一个终端，其特征在于，所述服务器使用的方法包括：
接收(303)来自第一网关(11A)的请求，所述请求包含由被称为发送终端的终端(12)在被称为上行链路帧的帧中发送的消息；
确定(304)与所述第一网关不同的第二网关(11B)，第二网关(11B)待被用于将对所述消息的响应中继到所述发送终端，在包括所述第一网关和至少一个第二网关的所述网关集中的网关子集中确定所述第二网关，所述子集中的每个网关能够将对终端在上行链路帧中传输的、由所述子集中的任何其它网关接收的消息的响应中继到所述终端，所述子集中的网关具有共同关联的至少一个终端并且与所述发送终端相关联，通过执行选择过程来确定所述第二网关，所述选择过程包括：
响应于由终端在上行链路帧中传输消息，预先选择(700)与计数器值中的最低计数器值相关联的预定义的数量的网关，其中，所述计数器值与所述子集中的所述网关相关联，且所述计数器值表示由所述子集的所述网关传输的下行链路帧的数量；
在预定义的数量的预选网关中选择(701，702)网关，所选择的网关与表示与所述发送终端的通信质量的、大于或等于预定义的质量阈值的值相关联，所选择的网关成为所述第二网关；
将包含所述响应的请求传输(305)到所述第二网关，所述响应由所述第二网关在所述请求中指示的时刻处在被称为下行链路帧的帧中被重新传输(307)到所述发送终端，所述时刻在所述第一网关的时间基准中被指示，所述第二网关考虑所述第一网关与所述第二网关之间的时钟差以便在所述时刻传输下行链路帧。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信技术是LoRa技术，并且在网关与终端之间交换的每个帧都是根据LoRaWAN协议的。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网关集包括多个网关子集，每个子集由运营商通过在所述服务器的控制下以预定周期周期性地执行的形成所述子集的自适应过程基于网关来形成，所基于的网关能够彼此独立，以便通过它们中的一个在下行链路帧中将对上行链路帧中接收的消息的响应进行中继。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务器向包括在子集中的每个网关传输所述子集的特征，所述子集的特征包括：包括在所述子集中的每个网关的标识符和在所述子集中的所述网关之间共同关联的每个终端的标识符。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，形成所述子集的所述自适应过程包括：
通过每个网关在最后的预定义周期期间已发送的下行链路帧的数量的递减顺序，或者通过每个网关在所述最后的预定义周期期间已接收的上行链路帧的数量的递减顺序，对所述网关集中的所述网关进行分类(501)；
遍历(502)以其分类顺序进行分类的所述网关，并且对于每个网关，通过在最后的预定义周期期间由所述网关从所述终端接收的上行链路帧的数量的递减顺序对与所述网关相关联的每个终端进行分类；
遍历(503)以其所述分类顺序进行分类的所述网关，并且对于每个网关，根据所述网关定义网关子集，所述网关被称为基本网关，且属于所述子集，定义所述子集包括：
只要与所定义的所述网关子集相关联的第一终端集中的终端的数量高于与所述基本网关相关联的第二终端集中的终端的数量的预定义的百分比(606):
在如此分类的尚未插入到所述子集中的所述网关当中，识别(603)具有与所述基本网关最多数量的共同终端的网关；
在所述子集中插入(604)识别的网关，以及
形成(605)所述第一终端集作为所述第二终端集和与插入所述子集中的网关相关联的每个终端集之间的交集；以及
从与如此分类的所述网关相关联的所述终端集中除去包括在所述第一终端集中的每个终端。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当通过每个网关在所述最后的预定义周期期间已发送的下行链路帧的数量的递减顺序来对所述网关进行分类时，仅对在所述最后的预定义周期期间已发送了至少预定数量的下行链路帧的所述网关进行分类；以及当通过在所述最后的预定义周期期间每个网关已接收的上行链路帧的数量的递减顺序来对所述网关进行分类时，仅对在所述最后的预定义周期期间已接收到至少预定数量的上行链路帧的所述网关进行分类。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当网关已经被插入到根据一个基本网关形成的子集中时，这个网关不能被插入到根据所有其它基本网关形成的子集中。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所有分类的网关已经插入子集中时或者当所述网络中的所有所述终端都包括在与子集相关联的终端集中时，形成所述子集的所述自适应过程停止。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在于两个网关之间的所述时钟差由同步过程确定，所述同步过程由所述两个网关中的被称为发起网关的一个网关执行，所述发起网关与另一个被称为协作网关的网关协作，并且所述方法包括：
传输(400)目的在于所述协作网关的上行链路帧，所述发起网关在监听对所述上行链路帧的响应(402)之前的预定周期期间等待(401)，在由所述协作网关接收(403)所述帧之后的等于所述预定周期的周期之后，由所述协作网关在下行链路帧中发送(406)所述响应，第一项信息表示由所述协作网关接收所述请求的时刻添加由所述协作网关插入到所述响应中的预定周期；
接收(407)所述响应，并通过所述第二网关获得(408)表示所述响应的接收时刻的第二项信息；以及
计算(409)所述发起网关与所述协作网关之间的所述时钟差，作为所述第二项信息与第一项信息之间的差。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对于子集中的每对可能的网关，在每个子集中执行所述同步过程，一对网关中的每个网关以预定义的规则间隔或自适应间隔交替地启动或协作，所述间隔的持续时间取决于所述时钟差随时间的变化。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在包括所述第一网关的所述网关子集中随机地确定所述第二网关，或者
在所述子集中的预定义数量的网关中随机地提供与所述发送终端通信的通信质量，所述通信质量在所述子集中的所述网关中是最高的。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述预定义的数量的网关中没有网关与表示与所述发送终端的通信质量的、大于或等于所述预定义的质量阈值的值相关联时，在所述子集中选择网关，所选择的网关与所述子集中的所述网关相关联的所述计数器值中的最小计数器值相关联，并且与表示与所述发送终端的通信质量的、大于或等于所述预定义的质量阈值的值相关联；以及
如果所述子集中没有网关与表示与所述发送终端的通信质量的、高于或等于所述预定义的质量阈值的值相关联，则选择网关，所选择的网关与表示与所述发送终端的通信质量的值相关联，所述值在表示与所述子集中的所述网关相关联的所述发送终端的通信质量的值中是最大的。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述服务器接收多个请求时，其中，所述多个请求中的每个包含由与任何子集相关联的发送终端在上行链路帧中发送的相同消息，所述方法包括：
在将所述消息传送到所述服务器的所述第一网关中选择网关，其中，所述帧的接收质量高于或等于预定义的质量阈值；以及
向所选择的网关传输包含所述响应的请求，所述响应由所选择的网关在下行链路帧中重新传输到所述发送终端。
14.包括在远程无线网络中并提供低能耗的服务器类型(10)的装置，其中，终端根据通信技术通过网关集中的网关(11A、11B)与所述服务器进行通信，当所述服务器经由第一网关从终端接收消息时，所述服务器根据由所述第一网关接收所述消息的时刻来确定所述网关必须中继对所述消息的响应的时刻，每个网关与终端集相关联，所述终端集包括：使用所述网关以与所述服务器进行通信的至少一个终端，其特征在于，所述装置包括：
接收装置，用于接收(303)来自第一网关(11A)的请求，所述请求包含由被称为发送终端的终端(12)在被称为上行链路帧的帧中发送的消息；
确定装置，用于确定(304)不同于所述第一网关的第二网关(11B)，所述第二网关(11B)，所述第二网关(11B)用于将对所述消息的响应中继到所述发送终端，所述第二网关在包括所述第一网关和至少一个第二网关的所述网关集中的网关子集中被确定，所述子集中的每个网关能够向终端中继对由所述子集中的任何其他网关接收的、所述终端在上行链路帧中传输的消息的响应，所述子集中的所述网关具有至少一个共同关联的终端，并与所述发送终端相关联；所述确定装置执行选择过程以确定所述第二网关，包括：
响应于由终端在上行链路帧中传输消息，预先选择(700)与计数器值中的最低计数器值相关联的预定义的数量的网关，其中，所述计数器值与所述子集中的所述网关相关联，且表示由所述子集的所述网关传输的下行链路帧的数量；
在预定义的数量的预选网关中选择(701，702)网关，所选择的网关与表示与所述发送终端的通信质量的、大于或等于预定义的质量阈值的值相关联，所选择的网关成为所述第二网关；
传输装置，用于向所述第二网关传输(305)包含所述响应的请求，所述响应由所述第二网关在所述请求中指示的时刻在被称为下行链路帧的帧中被重新传输(307)到所述发送终端，所述时刻在所述第一网关的时间基准中被指示，所述第二网关考虑所述第一网关与所述第二网关之间的时钟差，用于在所述时刻传输下行链路帧。
15.包括在远程无线网络中并提供低能耗的系统，包括：根据权利要求14所述的服务器类型的装置、多个终端和多个网关，所述多个网关包括：网关子集，所述子集中的每个网关能够向终端中继对由所述子集中的任何其它网关接收的、所述终端在上行链路帧中传输的消息的响应，所述子集中的所述网关具有至少一个共同的相关终端。
16.存储装置，其特征在于，所述存储装置存储有包括指令的计算机程序，当所述程序由装置(100)的处理器执行时，所述指令用于由所述装置(100)实现根据权利要求1至13中任一项所述的方法。
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