CN116744405B - 一种无线漫游附着网络的方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线漫游附着网络的方法及系统，包括：等待发起入网请求时槽，并根据预先获取的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到所述基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息；根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求，以使服务器根据所述入网请求返回入网应答包；基于从所述入网应答包中解析出的远程调度信息切换至业务通道并运行，并在预设的链路检测时槽内进行链路检测。本发明不仅能够区分入网通道和业务通道，而且具备远程调整节点无线通信参数的节点调度能力和无线漫游附着网络能力，使无线漫游更加灵活、高效、低成本地适应用户需求。

Description

一种无线漫游附着网络的方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线漫游附着网络的方法及系统。

背景技术

漫游是无线终端节点在移动到两个基站覆盖范围的临界区域时，终端在与新基站关联的同时，可以与原有基站断开关联，这个过程可以称为无线漫游。

2.4G和Sub-1G无线自组网被广泛应用于物联网领域，无线自组网所使用的协议包括各厂商自定义的私有协议和一些国际联盟定义的标准协议，绝大部分无线自组网都不具备漫游附着网络的能力，随着物联网技术的发展，从最初的智能家居、智慧建筑到目前火热的智慧物流、智慧农业，从固定设备场景到要求设备可漫游附着网络，无疑对现有的2.4G和Sub-1G无线自组网应用提出一个新的挑战，目前，国内各厂商通过对2.4G和Sub-1G无线自组网定义私有无线协议，达到组网简单、配置灵活的目的，然而，国内各厂商定义的私有无线协议无法区分业务通道和入网通道，大多数的私有协议附着网络为无鉴权方式，或甚至无附着网络机制，安全性极低，而且不具备远程修改节点无线通信通道的节点调度能力和无线漫游能力。

LoRa无线技术即为远距离无线电(Long Range Radio)技术，其无线频率在Sub-1G频段范围内，是一种基于扩频技术的远距离无线传输技术，LoRa无线技术主要具备通信距离远、低功耗的特点，基于LoRa联盟的标准LoRaWAN协议，LoRa终端和基站可组成拓扑结构为星型的局域网或广域网，在局域网或广域网范围内，LoRa无线技术可在一定程度上实现漫游，但是基于LoRa无线通信技术的漫游附着网络机制仍存在以下缺点：

1)全部频段不区分业务通道和入网通道；

2)部分频段要求全频段扫频入网、附着网络速度慢；

3)大多数频段包含多个上行通道，而1台基站仅支持1～8个通道，若要实现全通道覆盖的部署，则需要在同一地点部署多台基站，导致部署成本非常高；

4)不具备远程修改节点无线通信通道的节点调度能力。

发明内容

本发明提供了一种无线漫游附着网络的方法及系统，解决的技术问题是，基于LoRa无线通信技术的漫游附着网络机制存在无法区分业务通道和入网通道、入网速度慢、不具备远程修改节点无线通信通道的节点调度能力、部署成本较高等缺陷。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种无线漫游附着网络的方法及系统。

第一方面，本发明提供了一种无线漫游附着网络的方法，所述方法应用于待入网的无线终端节点，所述方法包括以下步骤：

等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到所述基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息；

根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求，以使服务器根据所述入网请求返回入网应答包；

基于从所述入网应答包中解析出的远程调度信息切换至业务通道并运行；

在预设的链路检测时槽内，将链路检测请求包上传至服务器，以使服务器根据链路检测请求包返回链路检测应答包；

若接收到链路检测应答包，则判定链路检测正常，并以预设链路检测周期等待下一次发起链路检测时槽；

若未接收到链路检测应答包或者接收链路检测应答包的信号强度低于预设信号强度阈值，则判定链路检测失败，并记录链路检测的连续失败次数，根据链路检测的连续失败次数切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

第二方面，本发明提供了一种无线漫游附着网络的方法，所述方法应用于服务器，所述方法包括以下步骤：

检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板，以使无线终端节点入网后，根据入网调度模板进行远程调度；其中，所述入网调度模板包括无线终端节点的属性、所属频段、无线协议、入网方式以及远程调度信息；

在接收无线终端节点的入网请求后，根据预先存储的节点鉴权信息对所述入网请求进行鉴权，若鉴权通过，则根据待入网的无线终端节点附近各个基站的带载量，调整待调度的无线终端节点的远程调度信息，基于调整后的远程调度信息，生成允许待入网的无线终端节点入网指令，并返回入网应答包，以根据所述入网应答包将待入网的无线终端节点的状态切换为入网状态并使所述无线终端节点响应服务器的远程调度；

若鉴权未通过，则将所述入网请求挂起。

第三方面，本发明提供了一种无线漫游附着网络的方法，所述方法应用于基站，所述方法包括以下步骤：

等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；

根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前的基站信标广播包的广播配置；

根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。

第四方面，本发明提供了一种无线漫游附着网络的方法，所述方法应用于服务器、基站和待入网的无线终端节点，所述方法包括以下步骤：

服务器检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板；

在未入网状态下，无线终端节点等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息，以根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求；

服务器响应于无线终端节点的入网请求并在入网请求鉴权通过后，返回入网应答包；

无线终端节点根据从所述入网应答包中解析出的远程调度信息，切换至业务通道并运行，并在预设的链路检测时槽内进行链路检测，若在链路检测过程中检测到节点离线或者信号强度低于预设的信号强度阈值时，切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

第五方面，本发明提供了一种无线漫游附着网络的系统，所述系统应用于待入网的无线终端节点，所述系统包括：

鉴权入网模块，用于等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到所述基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息；根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求，以使服务器根据所述入网请求返回入网应答包；

通道切换模块，用于从所述入网应答包中解析出远程调度信息，根据所述远程调度信息切换至业务通道并运行；

链路检测模块，用于在预设的链路检测时槽内，将链路检测请求包上传至服务器，以使服务器根据链路检测请求包返回链路检测应答包；若接收到链路检测应答包，则判断链路检测正常，并以预设链路检测周期等待下一次发起链路检测时槽；若未接收到链路检测应答包或者接收链路检测应答包的信号强度低于设定阈值，则判定为链路检测失败，记录链路检测的连续失败次数，根据链路检测的连续失败次数切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

第六方面，本发明提供了一种无线漫游附着网络的系统，所述系统应用于服务器，所述系统包括：

入网调度模块，用于检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板，以使无线终端节点入网后，根据入网调度模板进行远程调度；其中，所述入网调度模板包括无线终端节点的属性、所属频段、无线协议、入网方式以及远程调度信息；

以及，

在接收无线终端节点的入网请求后，根据预先存储的节点鉴权信息对所述入网请求进行鉴权，若鉴权通过，则根据待入网无线终端节点附近各个基站的带载量，调整待调度的无线终端节点的远程调度信息，基于调整后的远程调度信息，生成允许待入网无线终端节点入网指令，并返回入网应答包，以根据所述入网应答包将待入网无线终端节点的状态切换为入网状态并使待入网无线终端节点响应服务器的远程调度；若鉴权未通过，则将所述入网请求挂起。

第七方面，本发明提供了一种无线漫游附着网络的系统，所述系统应用于基站，所述系统包括：

入网通道信息组帧模块，用于等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；

广播通道切换模块，用于根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前基站信标广播包的广播配置；根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。

第八方面，本发明提供了一种无线漫游附着网络的系统，所述系统应用于服务器、基站和待入网的无线终端节点，所述系统包括：

服务器，用于检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板；

以及，响应于无线终端节点上传的入网请求并在入网请求鉴权通过后，返回入网应答包；

无线终端节点，用于在未入网状态下，等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数，进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息，以根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求；

以及，从服务器下发的所述入网应答包中解析出的远程调度信息，根据远程调度信息切换至业务通道并运行，在预设的链路检测时槽内进行链路检测，在链路检测过程中判断到节点离线或者接收链路检测应答包的信号强度低于信号强度阈值时，切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态；

基站，用于等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；

以及，根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前基站信标广播包的广播配置，以根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。

本发明提供了一种无线漫游附着网络的方法及系统，所述方法通过无线终端节点的基于信标的入网通道选择方法、鉴权入网技术方法以及漫游和离线检测方法，通过服务器的入网调度模板和远程节点调度方法，通过基站的基于信标的入网信息广播，实现了具备节点调度能力、无线漫游能力无线节点漫游附着网络技术方案。与现有技术相比，该方法能够区分入网通道和业务通道，而且具备远程修改无线终端节点的无线通信参数的节点调度能力、具备无线漫游附着网络能力，大大提高了无线终端节点的入网效率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的无线漫游附着网络的方法应用于无线终端节点的流程图；

图2是本发明实施例提供的无线终端节点基于信标的入网通道选择流程示意图；

图3是本发明实施例提供的无线终端节点执行信标通道扫描的时序图；

图4是本发明实施例提供的无线终端节点的鉴权入网流程图；

图5是本发明实施例提供的无线终端节点执行鉴权入网的时序图；

图6是本发明实施例提供的无线终端节点的漫游和离线检测流程示意图；

图7是本发明实施例提供的无线终端节点执行漫游和离线检测的时序图；

图8是本发明实施例提供的无线漫游附着网络的方法应用于服务器的流程图；

图9是本发明实施例提供的服务器的远程节点调度流程示意图；

图10是本发明实施例提供的无线漫游附着网络的方法应用于基站的流程图；

图11是本发明实施例提供的基站基于信标的入网信息广播方法流程图；

图12是本发明实施例提供的基站执行信标广播通道切换策略的时序示意图；

图13是本发明实施例提供的无线漫游附着网络的方法应用于无线终端节点、服务器和基站交互的流程图；

图14是本发明实施例提供的无线终端节点、服务器和基站交互过程示意图；

图15是本发明实施例提供的无线漫游附着网络的系统应用于无线终端节点框图；

图16是本发明实施例提供的无线漫游附着网络的系统应用于基站框图；

图17是本发明实施例提供的无线漫游附着网络的系统应用于无线终端节点、服务器和基站交互的框图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本发明的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制，因为在不脱离本发明精神和范围基础上，可以对本发明进行许多改变。

在一个实施例中，如图1所示，本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的方法，所述方法应用于待入网的无线终端节点，所述方法包括以下步骤：

S11.等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到所述基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息。

具体地，如图2所示，无线终端节点通过标志位“join_state”判断当前尚未入网，等待下次发起入网请求时槽，无线终端节点发起入网请求之前，检查其存储空间的入网无线通道参数，或在此之前曾在联网状态下接收到服务器下发更新的入网参数，开始入网，此后，若入网成功则结束跳过流程并结束；若入网失败，，则在无线终端节点等待发起入网请求时槽的空闲时间内，无线终端节点可通过本地指令定义Beacon(信标)扫描配置参数，或者无线终端节点此前曾入网，服务器可通过远程指令等方式调整无线终端节点的Beacon扫描配置参数，其中，Beacon扫描配置参数包含但不限于以下参数：Beacon扫描通道数量、Beacon扫描通道号列表、Beacon扫描通道的速率、Beacon扫描通道的带宽、每个通道Beacon扫描的时长、连续Beacon扫描次数、Beacon扫描通道切换策略等。

无线终端节点在入网失败时后，等待发起入网请求时槽，并根据预设的Beacon扫描通道切换策略，确认信标扫描配置参数，信标扫描配置参数包括Beacon扫描通道号、速率、带宽等参数，根据信标扫描配置参数持续扫描当前Beacon扫描通道是否存在基站Beacon广播包，持续扫描时间由配置的每个通道Beacon扫描的时长确定；若无线终端节点在当前Beacon扫描通道未接收到基站发送的基站Beacon广播包，则无线终端节点根据Beacon扫描通道切换策略，重新选择下一Beacon扫描通道；若节点在当前Beacon扫描通道接收到基站Beacon广播包，则无线终端节点解析并保存该基站Beacon广播包中的基站入网通道信息，以根据基站入网通道信息，等待下次入网请求时机或立即发起入网请求。

如图3所示，本实施例根据表1所示的信标扫描配置参数对无线终端节点执行Beacon通道扫描的时序进行示例说明，在Tn+1时刻，节点可能在Beacon扫描通道号CH0中接收到附近基站的Beacon广播信息，并成功解析出对应基站的入网通道信息，节点保存该网关的入网通道信息，等待下次入网请求时机或立即发起入网请求，表1如下所示：

表1

S12.根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求，以使服务器根据所述入网请求返回入网应答包。

在本实施例中，无线终端节点可通过本地指令定义入网配置参数或服务器可通过远程指令等方式调整入网配置，入网配置参数包含但不限于以下参数：入网通道数量、入网通道号列表、入网通道的速率、入网通道的带宽、入网请求间隔时间、同入网通道连续尝试次数、入网通道切换策略；需要说明的是，全球各地区的ISM频段均进行无线通道划分，包含入网通道、业务通道、Beacon广播通道，各通道互不干扰，以中国地区的CN470频段为例，频段范围470MHz～510MHz，上下行通道异频，以200KHz间隔划分100个通道，其中，入网通道包括CH0、CH20、CH40、CH60和CH80；Beacon广播通道同入网通道的下行通道即可；其余95个CH均为业务通道。

如图4所示，无线终端节点在上电开始运行后，通过标志位“join_state”判断到当前尚未入网，等待下次发起入网请求时槽，根据Beacon扫描配置参数扫描基站Beacon广播包，在接收到基站Beacon广播包时，解析基站Beacon广播包得到基站入网通道信息，所述基站入网通道信息包括入网通道、速率、带宽等参数，需要说明的是，无线终端节点在发起入网请求之前，需要根据基站入网通道信息判断是否切换入网通道，具体为：

根据无线底噪扫描技术、CAD侦听技术、无线冲突避让技术对入网通道本身的无线电环境进行一次检查，比如：在扫描当前入网通道的无线底噪时，若检测到底噪较高，说明可能存在干扰，此时，考虑跳频切换入网通道；或者，在通过CAD侦听到附近有节点在相同的入网通道发起了入网请求，则需要等待附近节点该次入网发送完毕，也可以考虑切换入网通道，避免影响附近节点的入网时序。

无线终端节点在根据基站入网通道信息判断是否切换入网通道之后，发射入网请求，入网请求包括但不限于以下参数：设备唯一码编号、设备密钥、产品ID等，在无线终端节点发射入网请求后，若未收到服务器下发的入网应答包，则说明该无线终端节点本次入网失败，等待下一次发起入网请求的时槽；若无线终端节点接收到服务器下发的入网应答包，则将其标志位“join_state”设置为“JOIN_STATE_JOINED”，并按照协议解析入网应答包中的远程调度信息并执行，图5为无线终端节点执行鉴权入网的时序图，图5的示例性入网参数配置如表2所示：

表2

S13.基于从所述入网应答包中解析出的远程调度信息切换至业务通道并运行。

在本实施例中，无线终端节点在接收到服务器发送的入网应答后，将无线终端节点设置为入网状态，解析入网应答，得到远程调度信息，根据远程调度信息切换业务通道；若未接收到服务器发送的入网应答，等待下次发起入网请求时槽。

S14.在预设的链路检测时槽内，将链路检测请求包上传至服务器，以使服务器根据链路检测请求包返回链路检测应答包；若接收到链路检测应答包，则判定链路检测正常，并以预设链路检测周期等待下一次发起链路检测时槽；若未接收到链路检测应答包或者接收链路检测应答包的信号强度低于预设信号强度阈值，则判定链路检测失败，并记录链路检测的连续失败次数，根据链路检测的连续失败次数切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

其中，所述根据链路检测的连续失败次数切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态的步骤包括：

若无线终端节点未接收到链路检测应答包或者接收链路检测应答包的信号强度低于预设信号强度阈值，则判定链路检测失败，并记录链路检测的连续失败次数，若链路检测的连续失败次数未超过失败次数阈值，则切换链路检测的间隔时间为短周期，等待下次发起链路检测时槽；

若链路检测的连续失败次数超过失败次数阈值，则将无线终端节点的状态切换为离线状态，并向附近基站重新发起入网请求。

在本实施例中，无线终端节点本地可通过指令定义或服务器可通过远程指令等方式调整链路检测配置参数，链路检测配置参数包含但不限于以下参数：链路检查的长周期、链路检查的短周期、链路检查的随机偏移、链路检查的最低接收信号阈值、判断为离线的链路检查连续失败次数等。

如图6所示，无线终端节点切换至业务通道后，通过标志位“join_state”判断其当前为在网状态，此时，正常运行业务流程，且设置当前链路检测的时间间隔为长周期，无线终端节点等待发起链路检测时槽，并在发起链路检测时，向服务器发送链路检测包，等待服务器下发链路检测应答包，若无线终端节点接收到服务器的链路检测应答包，标志“cnfm->Status”为TRUE，此时，判定链路检查正常，并以长周期等待下一次发起链路检测的时槽；若无线终端节点未收到服务器的链路检测应答包，收不到标志“cnfm->Status”或者接收链路检测应答包的信号强度低于信号强度阈值(比如：接收链路检测应答包的信号强度RSSI＜-100dBm)，则判定为链路检测失败，由变量“linkchk_failed_cntr”记录累计的链路检测的连续失败次数。

若链路检测的连续失败次数未超过失败次数阈值，则切换链路检测的时间间隔时间为短周期，等待下次发起链路检测时槽；若链路检测的连续失败次数超过失败次数阈值，则将无线终端节点状态切换为非在网状态，重置标志位“join_state”为“JOIN_STATE_UNJOINED”，准备向附近基站重新发起入网请求，图7为无线终端节点执行漫游和离线检测的时序图，T4时刻发起一次链路检测，链路检测结果失败，节点累加失败次数，并以短周期连续发起链路检测，收不到服务器应答；或接收到服务器应答，但是接收链路检测应答包的信号强度＜-100dBm，且失败次数大于3次，判定当前节点已离线，将节点状态切换为非在网状态，后续等待入网时槽或重新尝试鉴权入网，图7的示例性链路检测配置参数如表3所示：

表3

配置项	参数
		链路检查的长周期	4小时
链路检查的短周期	15分钟
		链路检查的随机偏移	5分钟
链路检查的最低接收信号阈值	RSSI≥-100dBm
		判断为离线的链路检查连续失败次数等	3次

在本实施例中，链路检测的时槽间隔计算方式可以采用以下方式：

长周期间隔＝长周期时间+(0～5分钟内)的随机偏移；如表3中的参数所示，链路检测长周期为4小时～4小时5分钟；

短周期间隔＝短周期时间+(0～5分钟内)的随机偏移；如表3中的参数所示，链路检测短周期为15分钟～20分钟。

在一个实施例中，参考图8，本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的方法，所述方法应用于服务器，所述方法包括以下步骤：

S21.检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板，以使无线终端节点入网后，根据入网调度模板进行远程调度；其中，所述入网调度模板包括无线终端节点的属性、所属频段、无线协议、入网方式以及远程调度信息。

本实施例实现了在服务器上建立设备的入网调度模板，该模板相当于在一个项目内，同类节点在服务器上登记的所有配置，当服务器需要对该类节点修改一些参数/配置时，可统一执行，方便项目维护和作业标准化，入网调度模板的参数包括模板名称、ISM频段、无线协议栈版本、入网方式和远程调度信息，其中，模板名称以节点的项目、产品、地点归属等属性进行命名，具备可读性；ISM频段支持EU433、CN470、EU868、AU915、US915、AS923、KR923、IN865等频段；无线协议栈版本支持可选择无线协议栈版本能够提高兼容性；对于入网方式，由于节点必须使能空中激活入网方式(OTAA)，空中激活入网方式才能让节点和服务器在建立连接阶段产生交互，因此，设置无线终端节点的入网方式为空中激活入网方式；对于远程调度信息，当服务器接收到节点的入网请求，鉴权检查通过后，可通过入网应答包下发远程配置，在入网阶段进行节点远程调度，远程调度参数包含但不限于以下信息：

上行通道数量、上行通道号列表、上行通信速率、上行通信带宽、下行通道数量、下行通道号列表、下行通信速率、下行通信带宽等。

S22.在接收无线终端节点的入网请求后，根据预先存储的节点鉴权信息对所述入网请求进行鉴权，若鉴权通过，则根据待入网的无线终端节点附近各个基站的带载量，调整待调度的无线终端节点的远程调度信息，基于调整后的远程调度信息，生成允许待入网的无线终端节点入网指令，并返回入网应答包，以根据所述入网应答包将待入网的无线终端节点的状态切换为入网状态并使所述无线终端节点响应服务器的远程调度；若鉴权未通过，则将所述入网请求挂起。

如图9所示，服务器在收到无线终端节点的入网请求(Join request)时，服务器将入网请求中的鉴权信息与服务器预先存储的节点鉴权信息(DevEUI、APPKey等参数)进行对比，判断是否允许节点入网；若鉴权信息对比失败，则不允许节点入网，服务器不会对节点下发入网应答包，节点入网失败；若鉴权信息对比通过，则允许节点入网，服务器下发入网应答包(Join response)，入网应答包中的Option字段和CFList包含无线终端节点调整后的远程调度信息，若无线终端节点接收到入网应答包，说明节点入网成功，此时，节点按照协议解析出远程调度信息，节点响应服务器调度，配置节点的上/下行通道数量、通道号、通信速率、通信带宽等业务通信参数，其中，在允许节点入网时，服务器还需要根据各个基站的带载量确定是否调整待调度的无线终端节点的远程调度信息，具体为：

服务器对项目内各个基站的通信负载情况进行统计，计算基站的每个基站的带载量和带载率，服务器判断当前项目内各基站的带载量和带载率是否均衡，判断是否需要对无线终端节点进行调度，若需要调度节点，则服务器调整待调度的无线终端节点的入网调度模板中的远程调度信息，并根据调整后的远程调度信息下发入网应答包至无线终端节点。

为了便于理解，本申请以在某一项目部署的三台基站进行示例说明：服务器每天对各个基站的带载率进行计算，三台基站的带载率假设分别为70％，20％，30％，可得出第一基站的每天的收发频度、数据要高于第二基站、第三基站，当遇到一些如跳闸后恢复供电，大量节点几乎同时申请入网/上报数据的突发情况，可预判断第一基站的无线丢包概率大大高于第二基站、第三基站，服务器可根据项目内节点登记的物理位置、与其他基站通讯的无线信号情况，远程调整部分第一基站下挂载的节点的业务通道至第二基站或第三基站的业务通道，合理分配频道资源，可有效降低大量数据几乎同时上报时，无线数据丢包的概率，其中，基站带载率计算方法可以优先采用如下所示的计算公式：

式中，η表示基站带载率；τ_发表示基站每天发送数据总时长；τ_收表示基站每天接收数据总时长；τ_总表示每天总时长；α_收表示每天接收数据总字节数；B_收表示基站接收的空中波特率；α_发表示每天发送数据总字节数；B_发表示基站发送的空中波特率。

本实施例通过服务器的远程节点调度方法可根据当前每个基站的通信负载情况，计算每个基站的带载量和带载率，从而根据每个基站的带载量和带载率实现自动判断是否需要动态修改节点通信参数，并通过远程配置的方法使无线终端节点调整至另一个基站的工作通道上，达到合理分配频道资源的目的，从而可以实现基站负载均衡的效果。

在一个实施例中，参考图10，本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的方法，所述方法应用于基站，所述方法包括以下步骤：

S31.等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；

S32.根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前的基站信标广播包的广播配置；

S33.根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。

需要说明的是，在基站正常运行收发业务时，基站本地可通过指令、BLE连接、Wi-Fi连接、WEB登录等方式或者服务器可通过API、远程指令等方式修改基站信标广播包的无线参数，基站信标广播包的无线参数包含但不限于以下参数：

Beacon广播通道数量、Beacon广播通道号列表、Beacon广播通道的速率、Beacon广播通道的带宽、Beacon广播间隔时间、连续Beacon广播次数、Beacon广播通道切换策略等。

如图11所示，基站根据当前的入网信息，对Beacon广播包的有效载荷进行组帧，得到基站信标广播包；基站信标广播包内的参数包含但不限于以下参数：本基站当前的入网通道号、本基站当前的入网通道速率、本基站当前的入网通道带宽；基站在组帧得到基站信标广播包之后，根据预先设置的Beacon广播通道切换策略，确认本次基站Beacon广播包的无线参数，然后在基站发射基站Beacon广播包前，根据无线底噪扫描技术、CAD侦听技术、无线冲突避让技术，对广播通道本身的无线电环境进行一次检查，比如：扫描当前Beacon广播通道的无线底噪，若检测到无线底噪较高，则说明可能存在干扰，此时，考虑切换Beacon广播通道；比如：通过CAD侦听到附近有基站正在使用当前Beacon广播通道，则需要等待附近基站该次Beacon广播发送完毕，或考虑切换本次Beacon广播通道，避免和附近基站冲突；若判断到不需要切换Beacon广播通道，则基站发射基站Beacon广播包，图12为基站执行信标广播通道切换策略的时序示意图，图12的示例性链路检测配置参数如表4所示：

表4

在一个实施例中，参考图13，本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的方法，所述方法应用于服务器、基站和待入网的无线终端节点，所述方法包括以下步骤：

S41.服务器检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板；

S42.在未入网状态下，无线终端节点等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息，以根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求；

S43.服务器响应于无线终端节点的入网请求并在入网请求鉴权通过后，返回入网应答包；

S44.无线终端节点根据从所述入网应答包中解析出的远程调度信息，切换至业务通道并运行，并在预设的链路检测时槽内进行链路检测，若在链路检测过程中检测到节点离线或者信号强度低于预设的信号强度阈值时，切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

在本实施例中，所述方法还包括：基站等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前的基站信标广播包的广播配置，以根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。

如图14所示，本实施例在采用服务器、基站和节点的拓扑架构下，基于服务器的入网调度模板和远程节点调度方法、基站的基于Beacon的入网信息广播方法、以及节点的鉴权入网方法、基于Beacon的入网通道选择方法及漫游和离线检测(链路检测)方法，实现了无线节点漫游附着网络。

需要说明的是，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在一个实施例中，参考图15，本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的系统，所述系统应用于待入网的无线终端节点，所述系统包括：

鉴权入网模块101，用于等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到所述基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息；根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求，以使服务器根据所述入网请求返回入网应答包；

通道切换模块102，用于从所述入网应答包中解析出远程调度信息，根据所述远程调度信息切换至业务通道并运行；

链路检测模块103，用于在预设的链路检测时槽内，将链路检测请求包上传至服务器，以使服务器根据链路检测请求包返回链路检测应答包；若接收到链路检测应答包，则判断链路检测正常，并以预设链路检测周期等待下一次发起链路检测时槽；若未接收到链路检测应答包或者接收链路检测应答包的信号强度低于设定阈值，则判定为链路检测失败，记录链路检测的连续失败次数，根据链路检测的连续失败次数切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

在一个实施例中，本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的系统，所述系统应用于服务器，所述系统包括：

入网调度模块，用于检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板，以使无线终端节点入网后，根据入网调度模板进行远程调度；其中，所述入网调度模板包括无线终端节点的属性、所属频段、无线协议、入网方式以及远程调度信息；

以及，

在接收无线终端节点的入网请求后，根据预先存储的节点鉴权信息对所述入网请求进行鉴权，若鉴权通过，则根据待入网无线终端节点附近各个基站的带载量，调整待调度的无线终端节点的远程调度信息，基于调整后的远程调度信息，生成允许待入网无线终端节点入网指令，并返回入网应答包，以根据所述入网应答包将待入网无线终端节点的状态切换为入网状态并使待入网无线终端节点响应服务器的远程调度；若鉴权未通过，则将所述入网请求挂起。

在一个实施例中，参考图16，本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的系统，所述系统应用于基站，所述系统包括：

入网通道信息组帧模块301，用于等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；

广播通道切换模块302，用于根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前基站信标广播包的广播配置；根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。

在一个实施例中，参考图17，本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的系统，所述系统应用于服务器、基站和待入网的无线终端节点，所述系统包括：

服务器401，用于检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板；

以及，响应于无线终端节点上传的入网请求并在入网请求鉴权通过后，返回入网应答包；

无线终端节点402，用于

在未入网状态下，等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数，进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息，以根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求；

以及，从服务器下发的所述入网应答包中解析出的远程调度信息，根据远程调度信息切换至业务通道并运行，在预设的链路检测时槽内进行链路检测，在链路检测过程中判断到节点离线或者接收链路检测应答包的信号强度低于信号强度阈值时，切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

基站403，用于等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；

以及，根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前基站信标广播包的广播配置，以根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。

本发明实施例提供了一种无线漫游附着网络的方法及系统，所述方法包括：终端节点在发起入网请求后，服务器对节点的入网请求进行鉴权，并在鉴权通过后，返回入网应答包以及根据当前网关的负载情况，灵活调度节点的业务通道；节点在收到服务器下发的入网应答包，解析、响应远程调度信息，切换业务通道，并周期性进行链路检测。采用本发明实施例提供的无线漫游附着网络的方法及系统，不仅能够区分入网通道和业务通道，提高无线终端节点的入网效率，缩短了终端节点入网时间，而且具备节点调度能力和无线漫游附着网络能力，大大提高现场项目部署的灵活性和便捷性，提升了用户体验。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种无线漫游附着网络的方法，其特征在于，所述方法应用于待入网的无线终端节点，所述方法包括以下步骤：

等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到所述基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息；

根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求，以使服务器根据所述入网请求返回入网应答包；

基于从所述入网应答包中解析出的远程调度信息切换至业务通道并运行；

在预设的链路检测时槽内，将链路检测请求包上传至服务器，以使服务器根据链路检测请求包返回链路检测应答包；

若接收到链路检测应答包，则判定链路检测正常，并以预设链路检测周期等待下一次发起链路检测时槽；

若未接收到链路检测应答包或者接收链路检测应答包的信号强度低于预设信号强度阈值，则判定链路检测失败，并记录链路检测的连续失败次数，根据链路检测的连续失败次数切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

2.如权利要求1所述的一种无线漫游附着网络的方法，其特征在于，所述根据链路检测的连续失败次数切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态的步骤包括：

若无线终端节点未接收到链路检测应答包或者接收链路检测应答包的信号强度低于预设信号强度阈值，则判定链路检测失败，并记录链路检测的连续失败次数，若链路检测的连续失败次数未超过失败次数阈值，则切换链路检测的间隔时间为短周期，等待下次发起链路检测时槽；

若链路检测的连续失败次数超过失败次数阈值，则将无线终端节点的状态切换为离线状态，并向附近基站重新发起入网请求。

3.一种无线漫游附着网络的方法，其特征在于，所述方法应用于服务器，所述方法包括以下步骤：

检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板，以使无线终端节点入网后，根据入网调度模板进行远程调度；其中，所述入网调度模板包括无线终端节点的属性、所属频段、无线协议、入网方式以及远程调度信息；

在接收无线终端节点的入网请求后，根据预先存储的节点鉴权信息对所述入网请求进行鉴权，若鉴权通过，则根据待入网的无线终端节点附近各个基站的带载量，调整待调度的无线终端节点的远程调度信息，基于调整后的远程调度信息，生成允许待入网的无线终端节点入网指令，并返回入网应答包，以根据所述入网应答包将待入网的无线终端节点的状态切换为入网状态并使所述无线终端节点响应服务器的远程调度；

若鉴权未通过，则将所述入网请求挂起。

4.一种无线漫游附着网络的方法，其特征在于，所述方法应用于服务器、基站和待入网的无线终端节点，所述方法包括以下步骤：

服务器检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板；

在未入网状态下，无线终端节点等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息，以根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求；

服务器响应于无线终端节点的入网请求并在入网请求鉴权通过后，返回入网应答包；

无线终端节点根据从所述入网应答包中解析出的远程调度信息，切换至业务通道并运行，并在预设的链路检测时槽内进行链路检测，若在链路检测过程中检测到节点离线或者信号强度低于预设的信号强度阈值时，切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

5.如权利要求4所述的一种无线漫游附着网络的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基站等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前的基站信标广播包的广播配置，以根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。

6.一种无线漫游附着网络的系统，其特征在于，所述系统应用于待入网的无线终端节点，所述系统包括：

鉴权入网模块，用于等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到所述基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息；根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求，以使服务器根据所述入网请求返回入网应答包；

通道切换模块，用于从所述入网应答包中解析出远程调度信息，根据所述远程调度信息切换至业务通道并运行；

链路检测模块，用于在预设的链路检测时槽内，将链路检测请求包上传至服务器，以使服务器根据链路检测请求包返回链路检测应答包；若接收到链路检测应答包，则判断链路检测正常，并以预设链路检测周期等待下一次发起链路检测时槽；若未接收到链路检测应答包或者接收链路检测应答包的信号强度低于设定阈值，则判定为链路检测失败，记录链路检测的连续失败次数，根据链路检测的连续失败次数切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态。

7.一种无线漫游附着网络的系统，其特征在于，所述系统应用于服务器，所述系统包括：

入网调度模块，用于检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板，以使无线终端节点入网后，根据入网调度模板进行远程调度；其中，所述入网调度模板包括无线终端节点的属性、所属频段、无线协议、入网方式以及远程调度信息；

以及，

在接收无线终端节点的入网请求后，根据预先存储的节点鉴权信息对所述入网请求进行鉴权，若鉴权通过，则根据待入网无线终端节点附近各个基站的带载量，调整待调度的无线终端节点的远程调度信息，基于调整后的远程调度信息，生成允许待入网无线终端节点入网指令，并返回入网应答包，以根据所述入网应答包将待入网无线终端节点的状态切换为入网状态并使待入网无线终端节点响应服务器的远程调度；若鉴权未通过，则将所述入网请求挂起。

8.一种无线漫游附着网络的系统，其特征在于，所述系统应用于服务器、基站和待入网的无线终端节点，所述系统包括：

服务器，用于检测是否存在待入网的无线终端节点，并为待入网的无线终端节点建立入网调度模板；

以及，响应于无线终端节点上传的入网请求并在入网请求鉴权通过后，返回入网应答包；

无线终端节点，用于在未入网状态下，等待发起入网请求时槽，并根据预先设置的信标扫描配置参数，进行信标扫描，等待基站发起基站信标广播包，若接收到基站信标广播包，则解析所述基站信标广播包，得到基站入网通道信息，以根据基站入网通道信息检测是否需要切换入网通道，并发起入网请求；

以及，从服务器下发的所述入网应答包中解析出的远程调度信息，根据远程调度信息切换至业务通道并运行，在预设的链路检测时槽内进行链路检测，在链路检测过程中判断到节点离线或者接收链路检测应答包的信号强度低于信号强度阈值时，切换链路检测时间间隔或者无线终端节点入网状态；

基站，用于等待信标广播时槽，并根据预先设置的基站入网通道信息进行组帧，得到基站信标广播包；

以及，根据预设的信标广播通道切换策略，确认当前基站信标广播包的广播配置，以根据所述广播配置检测是否需要切换广播通道，并向广播通道发射基站信标广播包。