CN112770280A - 一种物联网无线通信方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种物联网无线通信方法，该方法应用于无线感知系统。其中，无线感知系统包括依次连接的：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器和LoRaWAN感知应用服务器；网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信。本申请通过在LoRa量测设备与LoRaWAN网关间设置有网络融合控制器，能够实现远程实时数据感知与控制，同时支持中继转发感知、感知控制、自动优化路径等功能，不仅有效扩大LoRa无线物联网设备通信范围，且解决了量测设备功耗高、无线物联网络融合度不足以及部署成本高的难题。

Description

一种物联网无线通信方法

技术领域

本申请涉及数据感知技术领域，具体而言，涉及一种物联网无线通信方法。

背景技术

LoRa是一种物理层的调制技术，可将其用于不同的协议中，比如LoRaWAN协议，LoRa私有协议等。随着使用协议不同，最终的产品和业务形态也会有所不同。其中LoRaWAN协议是由LoRa联盟推动的一种低功耗广域网协议，同时LoRa联盟将LoRaWAN进行标准化，以确保不同国家的LoRa网络可以互操作。如今，LoRaWAN标准已建立起“LoRa芯片-模组-传感器-网关-网络服务-应用服务”的完整生态链。

LoRaWAN协议由于是全球通用标准，对于一些细分领域并不能达到很好的效果，比如水、气、热表之类的量测设备，一般由电池供电，对功耗要求很高，且同时要求能够实现实时感知、实时阀控等操作。LoRaWAN协议中的classA模式能够很好的满足功耗要求，但不能实现实时感知及实时阀控等功能；LoRaWAN协议中的classB模式虽然可以满足一定的实时性，但classB模式的接收间隙时间一般为几十秒，不能很好满足实际需求，同时classB模式中，子节点需要定时接收同步的信标帧，这对子节点的功耗提出了更多的要求，目前市场上也很少有支持classB模式的量测设备；LoRaWAN协议中的classC模式支持长时间处于接收状态，此模式基本无法满足电池供电的量测设备节点。

同时，在标准的LoRaWAN协议中，不支持中继，水、气、热表一般安装环境都比较恶劣，对于小部分信号无法覆盖的量测设备，只能通过增加LoRaWAN网关的方式解决，一个LoRaWAN网关售价在几千上万元，这对网络部署增加了不小的成本，不是特别适合低功耗物联网设备联网应用场景。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种物联网无线通信方法，能够实现远程实时感知，同时有效降低量测设备功耗，网络部署成本低。

第一方面，本申请实施例提供一种物联网无线通信方法，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器和LoRaWAN感知应用服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关、所述LoRaWAN网络服务器和所述LoRaWAN感知应用服务器依次连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述方法应用于所述无线感知系统中的网络融合控制器，所述方法包括：通过LoRaWAN网关接收源自LoRaWAN感知应用服务器的实时感知请求，并基于所述实时感知请求通过LoRa私有协议对目标LoRa量测设备发起感知命令，其中，所述目标LoRa量测设备配置在所述网络融合控制器所在群组；通过LoRa私有协议接收目标LoRa量测设备上报的实时感知数据；通过LoRaWAN协议将收到的实时感知数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关通过所述LoRaWAN网络服务器将所述实时感知数据发送给LoRaWAN感知应用服务器。

在上述过程中，LoRa量测设备使用私有协议与网络融合控制器通信，LoRa量测设备进行周期侦听，可降低量测设备功耗，网络融合控制器上行使用LoRaWAN协议，可工作于class C模式，网络融合控制器可以在数秒时间内唤醒LoRa量测设备，从而实现实时感知或实时阀控功能。而且，LoRaWAN网关与LoRa量测设备经过了网络融合控制器的中继转发，可通信距离更远，网络融合控制器可灵活安装，且成本不到LoRaWAN网关十分之一，网络部署成本得到降低。

可选的，所述无线感知系统还包括：协调控制服务器，所述协调控制服务器与所述LoRaWAN网络服务器连接；所述方法还包括：通过LoRaWAN网关接收源自协调控制服务器的第一感知请求，并基于所述第一感知请求发起第一广播感知命令；通过LoRa私有协议接收配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备上报的日冻结数据，并进行存储；在通过LoRaWAN网关接收到源自LoRaWAN感知应用服务器的第二感知请求后，将收到的日冻结数据与预设的第一端口值进行打包，并通过LoRaWAN协议将打包后的日冻结数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关将所述日冻结数据发送给LoRaWAN网络服务器，并由所述LoRaWAN网络服务器根据所述第一端口值将所述日冻结数据发送给对应的LoRaWAN感知应用服务器。

在上述过程中，日冻结数据的感知流程由协调控制服务器发起，然后网络融合控制器通过广播方式发起感知命令，将群组内的所有LoRa量测设备的日冻结数据全部一次性获取，并进行存储，然后等待LoRaWAN感知应用服务器对网络融合控制器中存储的日冻结数据进行获取。因此，LoRaWAN感知应用服务器在需要获取各个LoRa量测设备的日冻结数据时，不需要单独再去对每一个LoRa量测设备进行感知，只需要从网络融合控制器中取得预先存储的日冻结数据即可，极大简化感知流程。

可选的，所述方法还包括：通过LoRaWAN网关接收源自协调控制服务器的第三感知请求，并基于所述第三感知请求发起第二广播感知命令；通过LoRa私有协议接收未配置入网的LoRa量测设备上报的感知数据，并将所述感知数据与预设的第二端口值进行打包，通过LoRaWAN协议将打包后的感知数据上报给LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关将所述感知数据发送给LoRaWAN网络服务器，并由所述LoRaWAN网络服务器根据所述第二端口值将所述感知数据发送给对应的协调控制服务器，并由所述协调控制服务器根据收到的感知数据为每一个网络融合控制器配置量测设备档案；通过协议接收LoRaWAN网关发来的量测设备档案，并在下一次收到源自协调控制服务器的感知请求后，对量测设备档案中的每一个LoRa量测设备进行配置。

在上述过程中，协调控制服务器可收集到所有网络融合控制器下所发现的LoRa量测设备的信息，通过场强优先的方式，为每一个LoRa量测设备选择最优的网络融合控制器，然后为每一个网络融合控制器分配量测设备档案。

可选的，所述方法还包括：通过LoRaWAN网关接收协调控制服务器对异常量测设备的感知请求，并基于所述感知请求通过LoRa私有协议向所述异常量测设备发起感知命令，其中，所述异常量测设备为与所述网络融合控制器具有邻居关系且未配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备；通过LoRa私有协议接收所述异常量测设备上传的感知数据，并通过LoRaWAN协议将所述感知数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关通过所述LoRaWAN网络服务器将所述感知数据发送给协调控制服务器，并由所述协调控制服务器将所述异常量测设备的量测设备档案配置在所述网络融合控制器下。

可选的，所述方法还包括：在检测到配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备的信号强度减弱至设定的第一阈值时，向邻居的网络融合控制器发起询问，以询问邻居的网络融合控制器所检测的所述LoRa量测设备的信号强度是否处于正常状态；若处于，则向协调控制服务器发送路径优化请求，以请求协调控制服务器重新配置所述LoRa量测设备的所在群组。

可选的，所述方法还包括：在检测到所述网络融合控制器的通信饱和度达到设定的第二阈值时，向协调控制服务器发起通信均衡请求，以请求协调控制服务器将所述网络融合控制器所在群组内的LoRa量测设备配置到通信饱和度更低的网络融合控制器下。

第二方面，本申请实施例提供一种物联网无线通信方法，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器、LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关和所述LoRaWAN网络服务器依次连接，所述LoRaWAN网络服务器分别与所述LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述方法应用于所述无线感知系统中的LoRaWAN网络服务器，所述方法包括：通过LoRaWAN网关接收网络融合控制器发来的数据包，其中，所述数据包的端口字段中携带有预设的端口值；根据所述数据包中的端口值将所述数据包分发到对应的感知应用服务器或者协调控制服务器中。

网络融合控制器在打包组帧时，在数据包的端口字段中设置有端口值，所以LoRaWAN网络服务器在收到网络融合控制器发来的数据包后，通过数据解析可获得该端口值，然后LoRaWAN网络服务器根据该端口值进行数据分发。在实际应用中，将应用数据与控制数据分离，可方便现场维护，同时，若将LoRa私有协议的量测设备接入已有的LoRaWAN平台，数据对接将更加方便，可实现快速集成。

第三方面，本申请实施例提供一种物联网无线通信方法，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器、LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关和所述LoRaWAN网络服务器依次连接，所述LoRaWAN网络服务器分别与所述LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述方法应用于所述无线感知系统中的协调控制服务器，所述方法包括：在所述无线感知系统中出现异常量测设备的情况下，从与所述异常量测设备具有邻居关系的至少一个网络融合控制器中确定出目标网络融合控制器，并向所述目标网络融合控制器发送感知请求，以控制所述目标网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令；若所述异常量测设备在收到感知命令后正常返回感知数据，则删除所述异常量测设备在原有网络融合控制器中的量测设备档案，并将所述异常量测设备的量测设备档案配置在所述目标网络融合控制器下。

如果系统中出现感知异常情况，协调控制服务器可以动态调整网络融合控制器内的LoRa量测设备档案，实现LoRa量测设备在不同网络融合控制器之间的漫游，此方式同时降低了网络融合控制器的复杂度，提高了无线感知系统的可靠性与稳定性。

可选的，在从与所述异常量测设备具有邻居关系的至少一个网络融合控制器中确定出目标网络融合控制器之后，所述方法还包括：若对于确定出的每一个目标网络融合控制器所发起的感知命令，异常量测设备均未正常返回感知数据，则依次控制同一网络下的每一个网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令，直至异常量测设备在收到感知命令后正常返回感知数据，获得此时异常量测设备所响应的网络融合控制器；删除所述异常量测设备在原有网络融合控制器中的量测设备档案，并将所述异常量测设备的量测设备档案配置在异常量测设备所响应的网络融合控制器下。

如果异常量测设备对于确定出的每一个目标网络融合控制器的感知命令均未正常返回感知数据，则协调控制服务器需遍历同一网络下的其它网络融合控制器，依次控制网络中的每一个网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令，直至异常量测设备正常应答。

可选的，所述方法还包括：向网络融合控制器发起第一感知请求，所述第一感知请求用于指示网络融合控制器发起第一广播感知命令，以使配置在所述网络融合控制器所在群组内的LoRa量测设备通过LoRa私有协议向所述网络融合控制器上报日冻结数据。

第四方面，本申请实施例提供一种物联网无线通信装置，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器和LoRaWAN感知应用服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关、所述LoRaWAN网络服务器和所述LoRaWAN感知应用服务器依次连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述装置配置于所述无线感知系统中的网络融合控制器，所述装置包括：第一接收模块，用于通过LoRaWAN网关接收源自LoRaWAN感知应用服务器的实时感知请求，并基于所述实时感知请求通过LoRa私有协议对目标LoRa量测设备发起感知命令，其中，所述目标LoRa量测设备配置在所述网络融合控制器所在群组；第二接收模块，用于通过LoRa私有协议接收目标LoRa量测设备上报的实时感知数据；上传模块，用于通过LoRaWAN协议将收到的实时感知数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关通过所述LoRaWAN网络服务器将所述实时感知数据发送给LoRaWAN感知应用服务器。

第五方面，本申请实施例提供一种物联网无线通信装置，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器、LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关和所述LoRaWAN网络服务器依次连接，所述LoRaWAN网络服务器分别与所述LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述装置配置于所述无线感知系统中的LoRaWAN网络服务器，所述装置包括：第三接收模块，用于通过LoRaWAN网关接收网络融合控制器发来的数据包，其中，所述数据包的端口字段中携带有预设的端口值；数据分发模块，用于根据所述数据包中的端口值将所述数据包分发到对应的感知应用服务器或者协调控制服务器中。

第六方面，本申请实施例提供一种物联网无线通信装置，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器、LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关和所述LoRaWAN网络服务器依次连接，所述LoRaWAN网络服务器分别与所述LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述装置配置于所述无线感知系统中的协调控制服务器，所述装置包括：感知控制模块，用于在所述无线感知系统中出现异常量测设备的情况下，从与所述异常量测设备具有邻居关系的至少一个网络融合控制器中确定出目标网络融合控制器，并向所述目标网络融合控制器发送感知请求，以控制所述目标网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令；网络维护模块，用于当所述异常量测设备在收到感知命令后正常返回感知数据后，删除所述异常量测设备在原有网络融合控制器中的量测设备档案，并将所述异常量测设备的量测设备档案配置在所述目标网络融合控制器下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为现有技术中基于LoRaWAN协议的无线感知系统的示意图；

图2为本申请实施例提供的无线感知系统的示意图；

图3为本申请实施例提供的物联网无线通信方法中实时感知的流程图；

图4为本申请实施例提供的物联网无线通信方法中日冻结数据感知的流程图；

图5为本申请实施例提供的物联网无线通信方法中网络维护的流程图；

图6为本申请实施例在网络维护时无线感知系统的示意图；

图7为本申请实施例与现有技术的可通信距离的对比示意图；

图8为本申请实施例提供的网络设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

下面对现有技术中基于LoRaWAN协议的无线感知系统进行介绍。请参照图1，现有的LoRaWAN无线感知系统包括：LoRaWAN量测设备、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器和LoRaWAN感知应用服务器。LoRaWAN量测设备为支持LoRaWAN协议的量测设备，一般LoRaWAN量测设备工作在LoRaWAN协议的class A模式。在class A模式下，LoRaWAN量测设备可以主动上报感知数据或事件信息，能够很好的满足功耗要求，但由于其工作在classA模式中，LoRaWan量测设备大部分时间处于休眠状态，LoRaWAN网关无法实时唤醒LoRaWAN量测设备。对于带阀控功能的水、气、热表，一般要求具有远程实时阀控功能，而在现有的LoRaWAN无线感知系统中，需要用户手动触发量测设备，待量测设备连上网络后，才能实现远程开阀。而且，LoRaWAN是一种标准协议，由于LoRaWAN协议的通用性，其只定义了无线数据传输的协议标准，任何厂商都可以基于此协议开发出相应的产品，以满足市场的不同需求，如：能耗监控、环境监控、智能停车、安防报警等，但这种感知方案只能用于点对点的感知，即LoRaWAN网关只能和LoRaWAN量测设备直接通信，无法支持中继感知。

基于LoRaWAN无线感知系统存在的缺陷，目前，部分水、气、热表量测设备厂商采用LoRa的私有协议，量测设备的侦听周期时间在数秒范围内，无需定时接收信标帧，可极大降低量测设备功耗。为达到更高的实时性，部分量测设备的侦听周期达到1.5秒，对于小部分信号无法覆盖的量测设备，私有协议支持中继转发，中继器一般采用低成本的SX1278等射频芯片，所以网络部署成本远低于采用LoRaWAN协议的成本。

但LoRa私有协议的感知方案仍存在一定的问题，对于现有的基于LoRa私有协议的无线感知系统，由于采用私有协议，LoRa主节点或LoRa集中器无法兼容其他产品，尤其是如果客户之前已部署有LoRaWAN平台，那么，无法使用已有的LoRaWAN平台对基于私有协议的量测设备进行统一管理；同时，在感知系统中，对于LoRa无线组网及网络维护都由LoRa主节点或LoRa集中器独立完成，无法实现节点跨网关的网络维护。

基于上述问题，本申请实施例提供一种基于网络融合控制器的无线感知系统，一方面，便于将LoRa私有协议终端接入到已有的LoRaWAN平台中，另一方面，对于LoRa量测设备而言，支持中继感知，有效减少网络部署成本。如图2所示，本实施例提供的无线感知系统包括：LoRa量测设备110、网络融合控制器120、LoRaWAN网关130、LoRaWAN网络服务器140和LoRaWAN感知应用服务器150。其中，LoRa量测设备110为支持LoRa私有协议的量测设备，LoRa量测设备110与网络融合控制器120连接，且网络融合控制器120、LoRaWAN网关130、LoRaWAN网络服务器140和LoRaWAN感知应用服务器150依次连接；网络融合控制器120下行与LoRa量测设备110使用LoRa私有协议通信，网络融合控制器120上行与LoRaWAN网关130使用LoRaWAN协议通信。需要说明的是，LoRa量测设备110可以是LoRa表计，也可以为其他支持LoRa私有协议的物联网终端节点。

需要说明的是，在本实施例中，LoRa量测设备的感知可以包括但不限于对电压数据、电流数据、电量数据、水量数据、燃气量数据等的感知，例如，一种应用场景为LoRa量测设备为LoRa水表、LoRa气表等，用于对家庭所用的水量、燃气量进行感知。

在该无线感知系统中，LoRa量测设备工作在低功耗模式下，周期性唤醒并使用信道活动检测(Channel Activity Detection，CAD)以检测空中信号，如果检测到空中信号(如网络融合控制器120发来的感知命令)，则接收整个数据包并进行处理。LoRa量测设备唤醒周期一般在5秒以内，LoRa量测设备每隔5秒或者3秒醒来并监听一次空中的报文，由于一次感知时长至少需要5秒，所以能够保证感知的实时性。LoRa量测设备可通过LoRa私有协议接入任何一台网络融合控制器120，网络融合控制器120可通过LoRaWAN协议接入任何一台LoRaWAN网关130。网络融合控制器120工作在LoRaWAN协议的classC模式，长时间处于接收状态，具备与网关130实时通信要求，网络融合控制器120具备自动组网、自动搜表、档案管理、协议自适应等功能。LoRaWAN网关130完成对网络融合控制器120的接入及管理，LoRaWAN网关130上行可通过以太网、GPRS等方式连接到LoRaWAN网络服务器140。LoRaWAN网关130不对网络融合控制器120发来的数据进行处理，只是将网络融合控制器120的传入数据进行打包并传给LoRaWAN网络服务器140。LoRaWAN网络服务器140完成对LoRaWAN网关130及LoRa量测设备的管理，以及数据的转发。

在本申请的一些实施例中，无线感知系统还包括：协调控制服务器160，其中，协调控制服务器160与LoRaWAN网络服务器140连接。网络融合控制器120通过LoRaWAN协议将LoRa量测设备的感知数据与预设的端口值打包组帧后发到LoRaWAN网关130，并由LoRaWAN网关130将其发送给LoRaWAN网络服务器140，LoRaWAN网络服务器140完成对数据的分发传输。网络融合控制器120在打包组帧时，如果数据包的MAC层载荷域为非空值，则需包含端口字段，LoRaWAN网络服务器140在收到LoRaWAN网关130发来的数据包后，可通过端口字段中的端口值将数据包发送到LoRaWAN感知应用服务器150或者协调控制服务器160。

LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器用于对LoRaWAN协议的应用层数据进行处理。在本实施例中，LoRaWAN协议应用层数据主要分为两类，第一类是系统的感知应用数据，如日冻结的感知数据、实时的感知数据、服务器下发的感知命令、开关阀命令等；第二类是系统用于感知维护的数据帧，这类数据不对客户开放，仅用于对网络融合控制器的控制管理，如网络融合控制器的入网管理、对网络融合控制器的档案配置、网络维护等。如图2所示，LoRaWAN网络服务器根据LoRaWAN网关发来的数据包中端口字段中的端口值，将端口值为1的数据包发往LoRaWAN感知应用服务器，将端口值为2的数据包发往协调控制服务器。当然，在实际应用中，可以灵活设置端口值，而不仅仅限于本实施例所举的示例。

在上述方案中，LoRaWAN网络服务器根据数据包中的端口值进行数据分发处理，降低了系统的耦合度，系统只需根据不同的客户定制不同的应用层数据格式或是协议，而对网络融合控制器的控制采用统一的方式，即只需对端口值为1的数据帧根据不同客户修改，而端口值为2的数据帧无需修改。

本实施例基于上述无线感知系统进行无线感知，并提供一种物联网无线通信方法。在实际应用中，该物联网无线通信方法主要涉及到的业务流程包括：实时感知(实时阀控)、日冻结数据感知、配置入网和网络维护。接下来根据上述无线感知系统对物联网无线通信方法中的几个流程进行说明。

在进行感知之前，首先通过自动组网方式形成上述无线感知系统。自动组网流程包括网络融合控制器的配置入网以及LoRa量测设备的配置入网。其中，网络融合控制器入网方式与标准的LoRaWAN量测设备的入网方式相同，可支持两种入网方式，包括空中激活方式(Over-the-Air Activation，OTAA)和独立激活方式(Activation by Personalization，ABP)。

在本实施例中，网络融合控制器的入网过程可以为：

网络融合控制器发起入网命令，并将入网命令和端口值2打包后发送至LoRaWAN网关，LoRaWAN网关将入网命令转发至LoRaWAN网络服务器，LoRaWAN网络服务器根据端口值2将入网命令发送给协调控制服务器。协调控制服务器在收到网络融合控制器的入网命令后，随即对网络融合控制器进行配置，并下发配置帧，配置帧依次通过LoRaWAN网络服务器和LoRaWAN网关后到达网络融合控制器。其中，配置帧包含网络号、群号、定时感知时间等。需要注意的是，同一LoRaWAN感知应用服务器下的所有网络融合控制器所配置的网络号相同，同一LoRaWAN感知应用服务器下的每个网络融合控制器所配置的群号不同，每个网络融合控制器分别形成不同的群组，网络融合控制器对群组内的一个或多个LoRa量测设备进行感知。

LoRa量测设备的配置入网包括两个过程方法，一个是节点发现过程方法，另一个是节点配置过程方法。在本实施例中，协调控制服务器首先收集所有网络融合控制器所发现的LoRa量测设备的信息，再根据量测设备的场强信息，分配给各网络融合控制器不同的量测设备档案，然后网络融合控制器对各LoRa量测设备进行配置。

节点发现方法流程包括：

在网络融合控制器已入网后，协调控制服务器向网络融合控制器发送感知请求，以指示网络融合控制器发起广播感知命令，用于对LoRa量测设备进行配置。广播感知命令包含有网络号、群号、非竞争时隙时间及竞争时隙时间等，LoRa量测设备在监听到该广播感知命令后，首先查询配置，如果量测设备节点当前处于离网状态，同时网络融合控制器未对该LoRa量测设备配置过，则LoRa量测设备在竞争时隙时间采用载波监听多路访问(CarrierSense Multiple Access，CSMA)机制上报感知数据，该感知数据中包含量测设备的实际感知数据、量测设备的地址和场强信息(比如量测设备与网络融合控制器间的信号强度)，网络融合控制器在收集完LoRa量测设备上报的感知数据后，对未配置入网的量测设备节点的感知数据按标准的LoRaWAN协议打包组帧，在数据包中设置端口值为2，打包后的感知数据通过LoRaWAN协议上报给LoRaWAN网关。LoRaWAN网关在接收到上述数据包后，通过以太网、GPRS等方式上传到LoRaWAN网络服务器，LoRaWAN网络服务器对数据包进行解析，获取数据包中的端口值，端口值为2的数据包对应协调控制服务器，则LoRaWAN网络服务器将该数据包转发到协调控制服务器。

节点配置方法流程包括：

通过上述节点发现方法流程，协调控制服务器可收集到所有网络融合控制器下所发现的LoRa量测设备的信息，这些量测设备节点可能属于本网络，也可能不属于本网络，协调控制服务器通过档案搜索，确定LoRa量测设备属于本网络或不属于本网络。由于LoRa量测设备与网络融合控制器的通信方式为多对多的方式，即网络融合控制器可以采集多个LoRa量测设备的信息，也可以是LoRa量测设备被多个网络融合控制器感知，为保证LoRa量测设备节点的低功耗，LoRa量测设备节点只需被一个网络融合控制器感知即可，对于其他网络融合控制器的广播感知命令不予响应。协调控制服务器根据收到的未配置入网的LoRa量测设备的感知数据，通过场强优先的方式，为每一个LoRa量测设备选择最优的网络融合控制器，然后为每一个网络融合控制器分配量测设备档案，并将所分配的量测设备档案发送到LoRaWAN网络服务器，经过LoRaWAN网络服务器传到LoRaWAN网关，LoRaWAN网关即时传给对应的网络融合控制器。

网络融合控制器在收到量测设备档案后，不会立刻启动对LoRa量测设备的配置，而是等待下一次广播感知时再对LoRa量测设备进行配置。在收到协调控制服务器的下一次感知请求后，网络融合控制器发起广播感知命令，LoRa量测设备再次向网络融合控制器上报感知数据，LoRa量测设备在上报完感知数据后，随即进入接收状态，网络融合控制器接收到LoRa量测设备的感知数据后，立即发送节点配置命令对LoRa量测设备进行配置，其中，对LoRa量测设备的配置主要包含入网标示、网络号、群号、时隙号、实时时间等，入网标示主要表明该LoRa量测设备属于本网络或不属于本网络；网络号表明该LoRa量测设备节点所属的网络；群号表明量测设备节点所属的群组，每一个网络融合控制器形成一个群组，同一网络内各群组的群号为唯一值；分配的时隙号是LoRa量测设备在入网后，在广播感知时，群组内的所有量测设备节点按分配的时隙号上报数据，以避免数据冲突；配置的实时时间实现量测设备节点与系统时间同步，保证了量测设备节点数据冻结的准确性。通过上述流程，网络融合控制器完成对量测设备档案中的每一个LoRa量测设备的配置，各LoRa量测设备被划分到对应的群组中。

对于不属于本网络的LoRa量测设备，网络融合控制器同样对其进行配置，LoRa量测设备在收到网络融合控制器的节点配置命令后，通过入网标示确定不属于此网络，即只需要一次配置后，该LoRa量测设备将不会再响应此网络中的其他网络融合控制器的任何感知命令。

可选的，协调控制服务器能识别各网络融合控制器的供电方式，由于网络融合控制器工作于class C模式，长时间处于接收状态，因此，在分配量测设备档案的过程中，协调控制服务器优先控制市电供电的网络融合控制器组网感知，同时在档案配置时，如果LoRa量测设备满足一定的场强要求，会优先配置到市电供电的网络融合控制器，而对于太阳能或电池供电的网络融合控制器只配置少量的量测设备档案即可。

在完成对LoRa量测设备的配置后，在下一次网络融合控制器广播感知时，LoRa量测设备节点将按配置的时隙号上报数据，此时LoRa量测设备节点完成节点入网。网络融合控制器采用广播感知方式定时感知。具体的，网络融合控制器发起广播感知命令，广播感知命令包含有网络号、群号、非竞争时隙时间及竞争时隙时间等，已经配置入网的LoRa量测设备按配置的时隙号在非竞争时隙时间上报感知数据，未配置入网的LoRa量测设备在竞争时隙时间采用CSMA机制上报，然后通过上述节点发现及配置流程完成配置入网。

本实施例中对LoRa量测设备的感知包括实时感知和日冻结数据感知。实时感知是由LoRaWAN感知应用服务器发起的对某LoRa量测设备的实时感知，日冻结数据是指LoRa量测设备在每日日末(24点时刻)所冻结的数据，日冻结数据感知是由协调控制服务器发起的对所有LoRa量测设备的广播感知。

在本实施例中，实时感知的流程图如图3所示，包括如下步骤：

步骤210：LoRaWAN感知应用服务器发起实时感知请求。

步骤220：网络融合控制器基于该实时感知请求通过LoRa私有协议对目标LoRa量测设备发起感知命令。

步骤230：目标LoRa量测设备通过LoRa私有协议上报实时感知数据。

网络融合控制器中存储有所在群组内的各个LoRa量测设备的路径信息，并按照路径信息进行感知。目标LoRa量测设备为配置在上述网络融合控制器所在群组的量测设备。

步骤240：网络融合控制器通过LoRaWAN协议将收到的实时感知数据发送至LoRaWAN网关。

步骤250：LoRaWAN网关通过LoRaWAN网络服务器将实时感知数据发送给LoRaWAN感知应用服务器。

实时感知流程由LoRaWAN感知应用服务器发起，LoRaWAN感知应用服务器下发实时感知请求，LoRaWAN网络服务器接收到请求后，转发给相应的LoRaWAN网关，LoRaWAN网关不对收到的请求做任何处理，直接转发实时感知请求到网络融合控制器，网络融合控制器工作在classC模式，网络融合控制器接收LoRaWAN网关发来的实时感知请求，并基于该感知请求发起对目标LoRa量测设备的感知命令，并采用LoRa私用协议将感知命令下发给LoRa量测设备，LoRa量测设备收到感知命令后立即返回当前的感知数据。网络融合控制器正常获取目标LoRa量测设备的感知数据后，经过LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器的转发，将感知数据上传到LoRaWAN感知应用服务器。如果量测设备在超时时间内没有正常应答，网络融合控制器将下发第二次感知命令，对目标LoRa量测设备再次进行感知。

同理，LoRa量测设备的远程实时阀控的流程与上述实时感知的流程相同。LoRaWAN感知应用服务器发起实时阀控请求，经过LoRaWAN网络服务器和LoRaWAN网关的依次转发后到达网络融合控制器，网络融合控制器对目标LoRa量测设备发起实时阀控命令，例如，开阀命令或者关阀命令，实时阀控命令通过LoRa私有协议下发到LoRa量测设备，LoRa量测设备在收到开阀命令或者关阀命令后进行对应的开阀操作或者关阀操作，从而实现实时性的远程开关阀。

需要说明的是，在步骤240中，网络融合控制器将实时感知数据与端口值1进行打包，在数据包的端口字段中设置端口值为1。网络融合控制器通过LoRaWAN协议将打包后的实时感知数据发送至LoRaWAN网关，并由LoRaWAN网关转发到LoRaWAN网络服务器，LoRaWAN网络服务器根据端口值1将实时感知数据发送给LoRaWAN感知应用服务器。

在本实施例中，日冻结数据感知的流程图如图4所示，包括如下步骤：

步骤310：协调控制服务器发起对日冻结数据的感知请求。

步骤320：网络融合控制器基于协调控制服务器的感知请求发起广播感知命令。

步骤330：LoRa量测设备收到广播感知命令后按照配置的时隙号通过LoRa私有协议上报日冻结数据。

LoRa量测设备响应所在群组内的网络融合控制器的广播感知命令，对于其他群组的网络融合控制器发起的广播感知命令不作响应。

步骤340：网络融合控制器对未正常上报的LoRa量测设备进行点对点感知通信。

步骤350：LoRaWAN感知应用服务器发起对日冻结数据的感知请求。

步骤360：网络融合控制器在收到LoRaWAN感知应用服务器的感知请求后，通过LoRaWAN协议将收到的日冻结数据发送至LoRaWAN网关。

步骤370：LoRaWAN网关通过LoRaWAN网络服务器将日冻结数据发送给LoRaWAN感知应用服务器。

需要说明的是，在步骤360和步骤370中，网络融合控制器将所有LoRa量测设备上报的日冻结数据与端口值1进行打包，在数据包的端口字段中设置端口值为1。网络融合控制器通过LoRaWAN协议将打包后的日冻结数据发送至LoRaWAN网关，并由LoRaWAN网关转发到LoRaWAN网络服务器，LoRaWAN网络服务器根据端口值1将日冻结数据发送给LoRaWAN感知应用服务器。

日冻结数据的感知流程由协调控制服务器发起，协调控制服务器向网络融合控制器发起感知请求，网络融合控制器收到源自协调控制服务器的感知请求后发起广播感知命令，广播感知命令包含有网络号、群号、非竞争时隙时间及竞争时隙时间等，已配置入网的LoRa量测设备在非竞争时隙时间按照分配的时隙号上报日冻结数据，由于群组内每一个LoRa量测设备节点已配置不同的时隙号，所以数据上报不会存在冲突。未配置入网的LoRa量测设备在收到网络融合控制器的广播感知命令后，在竞争时隙时间采用CSMA机制上报，然后通过上述的节点发现方法及配置流程完成量测设备的配置入网。在收到LoRa量测设备的日冻结数据后，网络融合控制器查询档案信息，对未正常上报的量测设备节点进行点对点感知通信，以提高感知成功率。

在前述的实时感知流程中，网络融合控制器是对某一个或者多个LoRa量测设备进行感知，而在此过程中，网络融合控制器通过广播方式感知，将群组内的所有LoRa量测设备的日冻结数据全部一次性获取，并进行存储，然后等待LoRaWAN感知应用服务器对网络融合控制器中存储的日冻结数据进行获取。LoRaWAN感知应用服务器向网络融合控制器发起感知请求，网络融合控制器在收到LoRaWAN感知应用服务器的上述感知请求后，将存储的日冻结数据与端口值1进行打包组帧，并通过LoRaWAN协议将打包后的日冻结数据发送至LoRaWAN网关，LoRaWAN网关将数据包发送给LoRaWAN网络服务器，LoRaWAN网络服务器通过识别数据包中的端口值，将数据包分发给LoRaWAN感知应用服务器；同时，网络融合控制器将感知状态信息同步至协调控制服务器，其中，感知状态信息与端口值2进行打包，LoRaWAN网络服务器根据端口值2将感知状态信息分发给协调控制服务器。

通过上述方案，LoRaWAN感知应用服务器在需要获取各个LoRa量测设备的日冻结数据时，不需要单独再去对每一个LoRa量测设备进行感知，只需要从网络融合控制器中取得预先存储的日冻结数据即可，极大简化感知流程。

LoRaWAN感知应用服务器在收到网络融合控制器发来的感知数据(包括实时感知数据或者日冻结数据)后，可进行下一步数据处理，如量测设备的结算、统计分析等。

进一步的，无线感知系统在感知过程中，仍会出现网络异常现象，协调控制服务器统计每次的感知情况，当某一LoRa量测设备感知失败次数超过限定值时，则认为该LoRa量测设备感知异常，并判定为异常量测设备。对于异常量测设备，协调控制服务器需及时进行网络维护，以保证系统感知成功率。

进一步的，在无线感知系统中，网络融合控制器在检测到配置在该网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备的信号强度减弱至设定的第一阈值时，向邻居的网络融合控制器发起询问，以询问邻居的网络融合控制器所检测到的该LoRa量测设备的信号强度是否处于正常状态；若处于，则网络融合控制器向协调控制服务器发送路径优化请求，以请求协调控制服务器重新配置该LoRa量测设备的所在群组，协调控制服务器将该LoRa量测设备的量测设备档案从该网络融合控制器中删除，并将该LoRa量测设备的量测设备档案配置在邻居的网络融合控制器下，从而保证无线感知系统中感知信道的稳定。

在本实施例中，网络维护的流程图如图5所示，包括如下步骤：

步骤410：在无线感知系统中出现异常量测设备的情况下，协调控制服务器从与异常量测设备具有邻居关系的至少一个网络融合控制器中确定出目标网络融合控制器。

步骤420：协调控制服务器向目标网络融合控制器发送感知请求。

步骤430：目标网络融合控制器基于该感知请求发起对异常量测设备的感知命令，若该异常量测设备在收到感知命令后正常返回感知数据，转至步骤440，若该异常量测设备在收到感知命令后未正常返回感知数据，则重复执行步骤410至步骤440，直至异常量测设备正常返回感知数据。

步骤440：协调控制服务器删除异常量测设备在原有网络融合控制器中的量测设备档案，并将异常量测设备的量测设备档案配置在异常量测设备所响应的目标网络融合控制器下。

当协调控制服务器发现有异常量测设备时，查询网络融合控制器的邻居表信息，通过场强优先的方式查找下一个与异常量测设备场强最优的网络融合控制器，如果能查询到，则控制该网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令，如果异常量测设备在收到感知命令后能正常返回数据，则说明量测设备与该网络融合控制器之间通信正常，那么，协调控制服务器删除异常量测设备在原有网络融合控制器中的档案，同时在当前网络融合控制器中增加异常量测设备的档案信息，并控制当前网络融合控制器对异常量测设备进行配置；如果LoRa量测设备未能正常应答，协调控制服务器需继续查找下一个与异常量测设备场强最优的网络融合控制器，直至异常量测设备正常应答。

需要说明的是，如果协调控制服务器在查询了所有网络融合控制器的邻居表信息后，均没有查找到异常量测设备的节点信息，或者异常量测设备对于确定出的每一个目标网络融合控制器的感知命令均未正常返回感知数据，则协调控制服务器需遍历同一网络下的其它网络融合控制器，依次控制网络中的每一个网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令，在异常量测设备正常返回感知数据时，按照上述流程，删除原有网络融合控制器中的档案，以及在异常量测设备所响应的网络融合控制器中添加异常量测设备的档案。

以图6所示的无线感知系统为例进行具体说明。协调控制服务器首先查询网络融合控制器的邻居表信息，获得与异常量测设备具有邻居关系的网络融合控制器以及量测设备与网络融合控制器之间的场强信息。如图6所示，量测设备3与网络融合控制器2、网络融合控制器3和网络融合控制器4具有邻居关系，无线感知系统的网络稳定后，量测设备3由网络融合控制器2管理，量测设备3被配置在网络融合控制器2所在群组，响应网络融合控制器2的广播感知命令，并上报感知数据。当量测设备3出现感知异常后，协调控制服务器发现系统中出现异常量测设备(量测设备3)，协调控制服务器首先查询邻居表信息，查找量测设备3的邻居节点，获得网络融合控制器3和网络融合控制器4(由于网络融合控制器2已经无法获取到量测设备3的数据，所以需要先将网络融合控制器2排除)。

协调控制服务器通过场强优先的方式从网络融合控制器3和网络融合控制器4中确定一个与量测设备3场强最优的网络融合控制器，例如为网络融合控制器4，协调控制服务器控制网络融合控制器4发起对量测设备3的感知，若量测设备3正常应答，则将量测设备3的档案从原有的网络融合控制器2中删除，并在网络融合控制器4中配置量测设备3的档案，完成量测设备3档案的切换。若量测设备3未正常应答，则协调控制服务器控制网络融合控制器3发起对量测设备3的感知(假设量测设备3的邻居节点还存在网络融合控制器5，则继续通过场强优先的方式从网络融合控制器3和网络融合控制器5中确定一个与量测设备3场强最优的网络融合控制器，并依次类推，直至确定出能够成功获取到量测设备3的网络融合控制器)，并切换量测设备档案。

如果查询邻居表信息后未查找到其他的网络融合控制器(比如量测设备3的邻居节点只有网络融合控制器2的情况)，那么启动遍历查找，依次遍历同一网络下的所有网络融合控制器，直至量测设备3能够正常应答。由于遍历查找方式需要遍历每一个网络融合控制器，且需要依次控制每一个网络融合控制器对量测设备3进行感知，耗时且增加功耗，所以本实施例的网络维护优先采用邻居查找的方式。

在之前的组网过程中，可能部分网络融合控制器对于量测设备的场强信息未收集完整，通过遍历，能够发现可获取到量测设备3的其他网络融合控制器。在图6中，该网络下的所有网络融合控制器包括网络融合控制器1、网络融合控制器2、网络融合控制器3、网络融合控制器4和网络融合控制器5，在遍历查找的过程中，同样首先排除网络融合控制器2以及前面已经感知过的网络融合控制器3、网络融合控制器4，协调控制服务器依次控制网络融合控制器1和网络融合控制器5对量测设备3进行感知。比如，协调控制服务器先控制网络融合控制器1对量测设备3进行感知，若量测设备3正常返回感知数据，则将量测设备3的档案切换到网络融合控制器1中，若量测设备3未返回感知数据，则控制网络融合控制器5对量测设备3进行感知。

系统经过网络维护后，协调控制服务器将网络融合控制器2内量测设备3的档案删除，并将量测设备3的档案调整到网络融合控制器3中。通过上述方案，当发生量测设备感知异常时，利用协调控制服务器可实现跨网关的网络维护，同时实现量测设备档案的动态调整。

需要说明的是，网络维护过程中，如果量测设备大部分集中于单一网络融合控制器的群组中，使某网络融合控制器通信饱和的情况下，允许协调控制服务器进行通信均衡。

具体的，网络融合控制器在检测到自身通信饱和度达到设定的第二阈值时，向协调控制服务器发起通信均衡请求，以请求协调控制服务器将该网络融合控制器所在群组内的LoRa量测设备配置到通信饱和度更低的网络融合控制器下。协调控制服务器根据各LoRa量测设备的信号强度、邻居关系、各网络融合控制器的通信饱和度，自动将通信饱和度高的网络融合控制器下的量测设备配置到饱和度低的网络融合控制器下。

第二阈值的缺省值可设置为80％。

综上所述，本实施例提供的物联网无线通信方法及无线感知系统具有如下特点：

(1)本实施例在LoRa量测设备与LoRaWAN网关之间设置网络融合控制器，可将LoRa私有协议的量测设备接入到LoRaWAN平台，在网络部署完成后，不但能完成LoRa量测设备的感知任务，同时，还能够为客户以后的LoRaWAN物联网产品提供连接平台。同样的，如果客户已经完成LoRaWAN网络的部署，该无线感知系统因基于LoRaWAN协议开发，可快速集成到客户的应用系统中。

(2)LoRaWAN协议对于一些细分领域并不能达到很好的效果，尤其对于电池供电的水、气、热表而言，难以兼顾功耗和实时感知及实时阀控的要求。本实施例中，LoRa量测设备使用私有协议与网络融合控制器通信，LoRa量测设备采用周期侦听方式，网络融合控制器工作于class C模式，网络融合控制器可以在数秒时间内唤醒LoRa量测设备，从而实现实时感知或实时阀控功能，无需量测设备用户手动触发量测设备。

(3)本实施例支持中继转发感知，可有效扩大通信范围。如图7所示，在现有技术中，LoRaWAN网关与LoRaWAN节点的可通信距离为a，而本实施例中，网络融合控制器可使用外置长棒天线，安装位置也相对灵活，所以LoRaWAN网关与网络融合控制器的可通信距离b要远大于LoRaWAN网关与一般的LoRaWAN节点间的通信距离a。同时LoRaWAN网关与LoRa量测设备经过了网络融合控制器的中继转发，所以其通信距离c更是远大于LoRaWAN网关与一般的LoRaWAN节点间的通信距离a。在现场应用中，LoRa量测设备一般安装环境比较恶劣，更长的通信距离显得尤为重要，可灵活安装的网络融合控制器也为现场调试提供了更多的方便。

(4)本实施例支持远程跨网关的网络维护。本系统在组网过程中，网络融合控制器通过广播感知命令搜集LoRa量测设备的节点信息，同时上报给协调控制服务器，协调控制服务器通过数据分析，对不同的网络融合控制器配置不同的LoRa量测设备档案；如果系统中出现感知异常情况，协调控制服务器可以动态调整网络融合控制器内的LoRa量测设备档案，实现LoRa量测设备通信在不同网络融合控制器之间的漫游，此方式同时降低了网络融合控制器的复杂度，提高了感知系统的可靠性与稳定性。

(5)本实施例中的无线感知系统采用低耦合设计，可移植性和兼容性高。网络融合控制器上行符合LoRaWAN协议，可以正常接入任何采用LoRaWAN标准的网关；LoRaWAN网络服务器根据数据类型，将网络融合控制器上传的数据分发到LoRaWAN感知应用服务器或者协调控制服务器，其中，与感知应用有关的数据分发到LoRaWAN感知应用服务器中，应用数据可以基于客户定制的协议或数据格式，与网络控制有关的数据分发到协调控制服务器，协调控制服务器主要用于对网络融合控制器的管理。对于已经部署了LoRaWAN网络的项目，接入本感知系统只需完成两个任务，第一是完成网络融合控制器与LoRaWAN感知应用服务器间的应用数据协议或数据格式的对接，第二是配置LoRaWAN网络服务器对协调控制服务器的数据转发。而现有技术若要接入第三方的LoRaWAN平台，则需要修改量测设备程序，量测设备节点安装量大，同时升级麻烦，这增加了量测设备的故障风险及维护成本。

(6)本实施例在LoRaWAN感知应用服务器之外设置有协调控制服务器，感知系统将数据与控制分离，方便现场维护，比如公司可以将协调控制服务器操作权限开放给公司维护人员，维护人员便可以远程维护，维护操作并不会对感知应用服务器产生影响。

应当理解，在实际应用中，协调控制服务器的功能也可以完全集成在LoRaWAN感知应用服务器中，即由LoRaWAN感知应用服务器完成本实施例中LoRaWAN感知应用服务器及协调控制服务器的全部功能。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种物联网无线通信装置，该装置配置于上述无线感知系统的网络融合控制器中，该装置包括：

第一接收模块，用于通过LoRaWAN网关接收源自LoRaWAN感知应用服务器的实时感知请求，并基于所述实时感知请求通过LoRa私有协议对目标LoRa量测设备发起感知命令，其中，所述目标LoRa量测设备配置在所述网络融合控制器所在群组；

第二接收模块，用于通过LoRa私有协议接收目标LoRa量测设备上报的实时感知数据；

上传模块，用于通过LoRaWAN协议将收到的实时感知数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关通过所述LoRaWAN网络服务器将所述实时感知数据发送给LoRaWAN感知应用服务器。

可选的，第一接收模块还用于通过LoRaWAN网关接收源自协调控制服务器的第一感知请求，并基于所述第一感知请求发起第一广播感知命令；第二接收模块还用于通过LoRa私有协议接收配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备上报的日冻结数据，并进行存储；上传模块还用于在通过LoRaWAN网关接收到源自LoRaWAN感知应用服务器的第二感知请求后，将收到的日冻结数据与预设的第一端口值进行打包，并通过LoRaWAN协议将打包后的日冻结数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关将所述日冻结数据发送给LoRaWAN网络服务器，并由所述LoRaWAN网络服务器根据所述第一端口值将所述日冻结数据发送给对应的LoRaWAN感知应用服务器。

可选的，该装置还包括配置模块，其中，第一接收模块还用于通过LoRaWAN网关接收源自协调控制服务器的第三感知请求，并基于所述第三感知请求发起第二广播感知命令；第二接收模块还用于通过LoRa私有协议接收未配置入网的LoRa量测设备上报的感知数据，并将所述感知数据与预设的第二端口值进行打包；上传模块还用于通过LoRaWAN协议将打包后的感知数据上报给LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关将所述感知数据发送给LoRaWAN网络服务器，并由所述LoRaWAN网络服务器根据所述第二端口值将所述感知数据发送给对应的协调控制服务器，并由所述协调控制服务器根据收到的感知数据为每一个网络融合控制器配置量测设备档案；第一接收模块还用于通过协议接收LoRaWAN网关发来的量测设备档案；配置模块用于在下一次收到源自协调控制服务器的感知请求后，对量测设备档案中的每一个LoRa量测设备进行配置。

可选的，第一接收模块还用于通过LoRaWAN网关接收协调控制服务器对异常量测设备的感知请求，并基于所述感知请求通过LoRa私有协议向所述异常量测设备发起感知命令，其中，所述异常量测设备为与所述网络融合控制器具有邻居关系且未配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备；第二接收模块还用于通过LoRa私有协议接收所述异常量测设备上传的感知数据，并通过LoRaWAN协议将所述感知数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关通过所述LoRaWAN网络服务器将所述感知数据发送给协调控制服务器，并由所述协调控制服务器将所述异常量测设备的量测设备档案配置在所述网络融合控制器下。

可选的，该装置还包括：自动路径优化模块，用于在检测到配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备的信号强度减弱至设定的第一阈值时，向邻居的网络融合控制器发起询问，以询问邻居的网络融合控制器所检测的所述LoRa量测设备的信号强度是否处于正常状态；若处于，则向协调控制服务器发送路径优化请求，以请求协调控制服务器重新配置所述LoRa量测设备的所在群组。

可选的，该装置还包括：通信均衡模块，用于在检测到所述网络融合控制器的通信饱和度达到设定的第二阈值时，向协调控制服务器发起通信均衡请求，以请求协调控制服务器将所述网络融合控制器所在群组内的LoRa量测设备配置到通信饱和度更低的网络融合控制器下。

本申请实施例还提供一种物联网无线通信装置，该装置配置于上述无线感知系统的LoRaWAN网络服务器中，该装置包括：

第三接收模块，用于通过LoRaWAN网关接收网络融合控制器发来的数据包，其中，所述数据包的端口字段中携带有预设的端口值；

数据分发模块，用于根据所述数据包中的端口值将所述数据包分发到对应的LoRaWAN感知应用服务器或者协调控制服务器中。

本申请实施例还提供一种物联网无线通信装置，该装置配置于上述无线感知系统的协调控制服务器中，该装置包括：

感知控制模块，用于在所述无线感知系统中出现异常量测设备的情况下，从与所述异常量测设备具有邻居关系的至少一个网络融合控制器中确定出目标网络融合控制器，并向所述目标网络融合控制器发送感知请求，以控制所述目标网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令；

网络维护模块，用于当所述异常量测设备在收到感知命令后正常返回感知数据后，删除所述异常量测设备在原有网络融合控制器中的量测设备档案，并将所述异常量测设备的量测设备档案配置在所述目标网络融合控制器下。

可选的，该装置还包括遍历模块，其中，遍历模块用于在对于确定出的每一个目标网络融合控制器所发起的感知命令，异常量测设备均未正常返回感知数据时，依次控制同一网络下的每一个网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令，直至异常量测设备在收到感知命令后正常返回感知数据，获得此时异常量测设备所响应的网络融合控制器；网络维护模块还用于删除所述异常量测设备在原有网络融合控制器中的量测设备档案，并将所述异常量测设备的量测设备档案配置在异常量测设备所响应的网络融合控制器下。

可选的，该装置还包括感知请求模块，用于向网络融合控制器发起第一感知请求，所述第一感知请求用于指示网络融合控制器发起第一广播感知命令，以使配置在所述网络融合控制器所在群组内的LoRa量测设备通过LoRa私有协议向所述网络融合控制器上报日冻结数据。

上述提供的物联网无线通信装置与前一方法实施例的基本原理及产生的技术效果相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的方法实施例中的相应内容，在此不做赘述。

图8示出了本申请实施例提供的网络设备500的一种可能的结构。请参照图8，网络设备500包括：处理器510、存储器520以及通信接口530，这些组件通过通信总线540和/或其他形式的连接机构(未示出)互连并相互通讯。

其中，存储器520包括一个或多个(图中仅示出一个)，其可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)，只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，简称PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM)等。处理器510以及其他可能的组件可对存储器520进行访问，读和/或写其中的数据。

处理器510包括一个或多个(图中仅示出一个)，其可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器510可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、微控制单元(Micro Controller Unit，简称MCU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)或者其他常规处理器；还可以是专用处理器，包括数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

通信接口530包括一个或多个(图中仅示出一个)，可以用于和其他设备进行直接或间接地通信，以便进行数据的交互。通信接口530可以是以太网接口；可以是移动通信网络接口，例如3G、4G、5G网络的接口；还是可以是具有数据收发功能的其他类型的接口。

在存储器520中可以存储一个或多个机器可读指令，处理器510可以读取并执行这些机器可读指令，以实现本申请实施例提供的物联网无线通信方法的步骤以及其他期望的功能。其中，网络设备可以是无线感知系统中的网络融合控制器，或者LoRaWAN网络服务器，或者协调控制服务器，网络融合控制器、LoRaWAN网络服务器或者协调控制服务器在执行机器可读指令后能够实现物联网无线通信方法中的对应功能。

可以理解，图8所示的结构仅为示意，网络设备500还可以包括比图8中所示更多或者更少的组件，或者具有与图8所示不同的配置。图8中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

本申请实施例还提供一种存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被网络设备的处理器读取并运行时，执行本申请实施例提供的物联网无线通信方法的步骤。例如，存储介质可以实现为图8中网络设备500中的存储器520。网络融合控制器、LoRaWAN网络服务器或者协调控制服务器在运行存储介质上的计算机程序后能够实现物联网无线通信方法中的对应功能。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

需要说明的是，功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种物联网无线通信方法，其特征在于，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器和LoRaWAN感知应用服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关、所述LoRaWAN网络服务器和所述LoRaWAN感知应用服务器依次连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述方法应用于所述无线感知系统中的网络融合控制器，所述方法包括：

通过LoRaWAN网关接收源自LoRaWAN感知应用服务器的实时感知请求，并基于所述实时感知请求通过LoRa私有协议对目标LoRa量测设备发起感知命令，其中，所述目标LoRa量测设备配置在所述网络融合控制器所在群组；

通过LoRa私有协议接收目标LoRa量测设备上报的实时感知数据；

通过LoRaWAN协议将收到的实时感知数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关通过所述LoRaWAN网络服务器将所述实时感知数据发送给LoRaWAN感知应用服务器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线感知系统还包括：协调控制服务器，所述协调控制服务器与所述LoRaWAN网络服务器连接；所述方法还包括：

通过LoRaWAN网关接收源自协调控制服务器的第一感知请求，并基于所述第一感知请求发起第一广播感知命令；

通过LoRa私有协议接收配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备上报的日冻结数据，并进行存储；

在通过LoRaWAN网关接收到源自LoRaWAN感知应用服务器的第二感知请求后，将收到的日冻结数据与预设的第一端口值进行打包，并通过LoRaWAN协议将打包后的日冻结数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关将所述日冻结数据发送给LoRaWAN网络服务器，并由所述LoRaWAN网络服务器根据所述第一端口值将所述日冻结数据发送给对应的LoRaWAN感知应用服务器。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过LoRaWAN网关接收源自协调控制服务器的第三感知请求，并基于所述第三感知请求发起第二广播感知命令；

通过LoRa私有协议接收未配置入网的LoRa量测设备上报的感知数据，并将所述感知数据与预设的第二端口值进行打包，通过LoRaWAN协议将打包后的感知数据上报给LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关将所述感知数据发送给LoRaWAN网络服务器，并由所述LoRaWAN网络服务器根据所述第二端口值将所述感知数据发送给对应的协调控制服务器，并由所述协调控制服务器根据收到的感知数据为每一个网络融合控制器配置量测设备档案；

通过LoRaWAN协议接收LoRaWAN网关发来的量测设备档案，并在下一次收到源自协调控制服务器的感知请求后，对量测设备档案中的每一个LoRa量测设备进行配置。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过LoRaWAN网关接收协调控制服务器对异常量测设备的感知请求，并基于所述感知请求通过LoRa私有协议向所述异常量测设备发起感知命令，其中，所述异常量测设备为与所述网络融合控制器具有邻居关系且未配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备；

通过LoRa私有协议接收所述异常量测设备上传的感知数据，并通过LoRaWAN协议将所述感知数据发送至LoRaWAN网关，以使所述LoRaWAN网关通过所述LoRaWAN网络服务器将所述感知数据发送给协调控制服务器，并由所述协调控制服务器将所述异常量测设备的量测设备档案配置在所述网络融合控制器下。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到配置在所述网络融合控制器所在群组的LoRa量测设备的信号强度减弱至设定的第一阈值时，向邻居的网络融合控制器发起询问，以询问邻居的网络融合控制器所检测的所述LoRa量测设备的信号强度是否处于正常状态；

若处于，则向协调控制服务器发送路径优化请求，以请求协调控制服务器重新配置所述LoRa量测设备的所在群组。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在检测到所述网络融合控制器的通信饱和度达到设定的第二阈值时，向协调控制服务器发起通信均衡请求，以请求协调控制服务器将所述网络融合控制器所在群组内的LoRa量测设备配置到通信饱和度更低的网络融合控制器下。

7.一种物联网无线通信方法，其特征在于，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器、LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关和所述LoRaWAN网络服务器依次连接，所述LoRaWAN网络服务器分别与所述LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述方法应用于所述无线感知系统中的LoRaWAN网络服务器，所述方法包括：

通过LoRaWAN网关接收网络融合控制器发来的数据包，其中，所述数据包的端口字段中携带有预设的端口值；

根据所述数据包中的端口值将所述数据包分发到对应的LoRaWAN感知应用服务器或者协调控制服务器中。

8.一种物联网无线通信方法，其特征在于，无线感知系统包括：LoRa量测设备、网络融合控制器、LoRaWAN网关、LoRaWAN网络服务器、LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器；所述LoRa量测设备与所述网络融合控制器连接，且所述网络融合控制器、所述LoRaWAN网关和所述LoRaWAN网络服务器依次连接，所述LoRaWAN网络服务器分别与所述LoRaWAN感知应用服务器和协调控制服务器连接；其中，所述网络融合控制器下行与LoRa量测设备使用LoRa私有协议通信，所述网络融合控制器上行与LoRaWAN网关使用LoRaWAN协议通信；所述方法应用于所述无线感知系统中的协调控制服务器，所述方法包括：

在所述无线感知系统中出现异常量测设备的情况下，从与所述异常量测设备具有邻居关系的至少一个网络融合控制器中确定出目标网络融合控制器，并向所述目标网络融合控制器发送感知请求，以控制所述目标网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令；

若所述异常量测设备在收到感知命令后正常返回感知数据，则删除所述异常量测设备在原有网络融合控制器中的量测设备档案，并将所述异常量测设备的量测设备档案配置在所述目标网络融合控制器下。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在从与所述异常量测设备具有邻居关系的至少一个网络融合控制器中确定出目标网络融合控制器之后，所述方法还包括：

若对于确定出的每一个目标网络融合控制器所发起的感知命令，异常量测设备均未正常返回感知数据，则依次控制同一网络下的每一个网络融合控制器发起对异常量测设备的感知命令，直至异常量测设备在收到感知命令后正常返回感知数据，获得此时异常量测设备所响应的网络融合控制器；

删除所述异常量测设备在原有网络融合控制器中的量测设备档案，并将所述异常量测设备的量测设备档案配置在异常量测设备所响应的网络融合控制器下。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

向网络融合控制器发起第一感知请求，所述第一感知请求用于指示网络融合控制器发起第一广播感知命令，以使配置在所述网络融合控制器所在群组内的LoRa量测设备通过LoRa私有协议向所述网络融合控制器上报日冻结数据。

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