CN116233861A - 一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计 - Google Patents

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杞慧均
李晓武
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Abstract

本发明公布一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计，属于无线通信设备领域。线型部署的无线Lora传输网络，每个基站可以和周边多个基站相连，Lora基站存在四种状态：接收态、发送态、禁发态、成功态。初始时所有基站处于接收态，当有数据需要发送时激活基站为发送态，发送信息，完成后转为禁发态，周边多个基站会收到发送的信息，收到信息的基站从接收态变成发送态，随后发送态生成随机等待时间t，每个发送态基站在3s+t后发送信息给周边基站，避免多个发送态基站的信道碰撞问题，保证数据发送的可靠性，且每个基站可以和周边多个基站相连，部分基站的失效不影响其它节点的通信，提高了网络的容错能力。

Description

一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计
技术领域
本发明属于智能制造关键技术无线传输网络技术领域，具体涉及一种基于随机时间调度的线型部署的无线Lora传输网络基站。
背景技术
Lora是一种低功耗、远距离通信技术，Lora通信距离和频率、信息速率、具体环境等因素相关，可靠通信距离在通常在300～500米左右。为了实现更远距离数据通信的场景，可以使用Lora网关来实现更远距离的数据通信，但市面上的Lora网关设置需要确认两端具体的Lora基站的信道地址、通信模式、发送速率，传输频率等信息进行，人工设置比较复杂，且没有容错能力，当Lora网络中有一个节点发生故障时，整个网络就会陷入中断状态，且市面上的Lora网关费用较高，此外，Lora网关一旦设置好，传输只能是单向传输。在很多使用场景需要使用多个Lora基站实现信息远距离的可靠传输，线型部署的无线Lora传输网络基站的设计是一个关键的技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计，该发明每个基站都可以发送和接收来自其它基站的信息，并且信息可以通过多条路径把信息发送到目的基站。
为了实现上述发明目的,本发明采用以下步骤:
一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计,包括如下步骤:
(S1)线型部署的Lora网络每个基站(节点)都至少和前方或后方两个基站相连，这保障了网络的鲁棒性，在网络初始时，所有基站都处于“接收态”，接收态的基站只有数据需要发送或收到其它基站发来的信息才能转化为其它状态。
(S2)当基站有数据需要发送时激活基站(WGj)状态变为“发送态”，“发送态”基站会通过无线信道在4秒内随机选择一个时间发送信息，信息包括目标基站地址和需发送的数据，之后“发送态”基站转为“禁发态”，“禁发态”基站倒计时9秒后转为“接收态”基站。
(S3)周边多个“接收态”基站会收到“发送态”基站(如：WGj)发送的信息，当“接收态”基站地址和信息内目标地址一致时，基站接收信息，进入下一步骤(S4)；否则，每个“接收态”基站立刻变成“发送态”基站，随后每个“发送态”基站生成一个随机等待时间WGi_t，每个基站分别在3s+WGi_t后两次发送信息到周边“接收态”基站，重复S3，直到进入步骤(S4)。
(S4)如果基站收到信息中的目标基站地址和基站地址一致，则基站发送信息SUCC，发送完毕，该基站状态变为“成功态”，这样一次信息的传输就结束了，“成功态”基站15秒后状态转变为“接收态”，这样它又可以接收新的信息。
进一步地，所述步骤(S2)的“禁发态”基站保持9秒，9秒后转为“接收态”，这避免了已发送基站占用无线信道的问题又使得基站为新信息的传输做好准备。
进一步地，所述步骤(S3)的随机时间只能是(0.2秒，0.4秒，...,1.8秒)中的一个，该操作持续1秒，这样共发送2次信息给周边的基站，这能充分的保证信息的成功发送和避免多个发送端基站的信息发送碰撞问题。
进一步地，以上所有基站是通过透传模式进行信息传递，所有基站采用相同的信道、相同的速率传输信息到周边基站，这使得所有基站可以使用相同的配置，使得线型无线Lora网络的部署变得非常方便。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)现有的技术需要给每个基站设置不同的信道，使得部署很不方便。本发明所有基站的通信设置都是相同的，部署很方便。
2)原有的技术只要网络中的一个基站(节点或网关)发生错误，网络将不能正常的传输。而本发明每个基站都和两个以上基站能够相互通信，当一个基站发生故障，网络还能正常运转，信息还是可以成功发送。
3)原有的线型无线Lora网络是通过Lora网关进行信息的中继，Lora网关本身不能在连接外部单片机用于数据采集，本发明所有的Lora节点(基站)都可以连接单片机和接收单片机的数据发布到网上。
附图说明
图1本发明Lora基站状态转移图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚完整地描述。
一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计,包括如下步骤:
(S1)线型部署的Lora网络每个基站(节点)都至少和前方或后方两个基站相连，这保障了网络的健壮性，在网络初始时，所有基站都处于“接收态”，接收态的基站只有当有数据需要发送或收到其它基站发来的信息才能转化为“发送态”。
(S2)当基站有数据需要发送时激活基站状态变为“发送态”，“发送态”基站会通过无线信道在4秒内两次发送信息(该信息不是“SUCC”)，信息包括目标基站地址和需发送的数据，之后“发送态”基站转为“禁发态”，“禁发态”基站倒计时9秒后转为“接收态”基站。
(S3)周边多个“接收态”基站会收到“发送态”基站发送的信息，当“接收态”基站地址和信息内目标地址一致时，基站接收信息，进入下一步骤(S4)；否则，每个“接收态”基站立刻变成“发送态”基站，随后每个“发送态”基站生成一个随机等待时间WGi_t，每个基站分别在3s+WGi_t后两次发送信息到周边“接收态”基站，重复S3，直到进入步骤(S4)。
(S4)如果基站收到信息中的目标基站地址和基站地址一致，则基站发送信息SUCC，发送完毕，该基站状态变为“成功态”，“成功态”基站15秒后状态转变为“接收态”，这样它又可以转发新的信息；
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)

1.一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计包括：
(S1)线型部署的无线Lora传输网络每个节点(基站)至少和前方或后方两个基站相连，即每个基站可以通过至少两个中间节点和远端基站相互通信，网络初始时，所有基站都处于“接收态”。
(S2)当基站有数据需要发送时激活基站(WGj)状态变为“发送态”，“发送态”基站会通过无线信道在4秒内随机选择一个时间发送信息，信息包括目标基站地址和需发送的数据，之后“发送态”基站转为“禁发态”，“禁发态”基站倒计时9秒后转为“接收态”基站。
(S3)周边多个“接收态”基站会收到“发送态”基站(如：WGj)发送的信息，当“接收态”基站地址和信息内目标地址一致时，基站接收信息，进入下一步骤(S4)；否则，每个“接收态”基站立刻变成“发送态”基站，随后每个“发送态”基站生成一个随机等待时间WGi_t，每个基站分别在3s+WGi_t后两次发送信息到周边“接收态”基站，重复S3，直到进入步骤(S4)。
(S4)如果基站收到信息中的目标基站地址和基站地址一致，则基站发送信息SUCC，发送完毕，该基站状态变为“成功态”，这样一次信息的传输就结束了，，“成功态”基站15秒后状态转变为“接收态”，这样它又可以接收新的信息。
2.如权利要求1(S2)所述的一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计，其特征在于“禁发态”保持9秒，9秒后转为“接收态”，这避免了已发送基站占用无线信道的问题。
3.如权利要求1(S3)所述的一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计，其特征在于“发送态”基站会在进入发送态后“3秒+随机时间”开始两次发送它收到的信息，这个随机时间可以取{0.2秒，0.4秒，...,1.8秒}，该操作持续2秒，这能充分的保证信息的成功发送和避免多个发送端基站的信息碰撞问题。
4.如权利要求1所述的一种基于随机时间调度的线型部署无线Lora网络协议设计，其特征在于所有基站是通过透传模式进行信息传递，这避免了不同基站使用不同配置，使得每个基站的软件都是相同的。
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