TWI593255B - 長距離廣域網路設備控制方法 - Google Patents

Description

長距離廣域網路設備控制方法

本發明係關於一種長距離廣域網路設備控制方法，特別是一種針對配置與控制長距離廣域網路設備的方法。

長距離廣域網路(Long Range Wide Area Netowrk, LoRaWAN/LoRa)是由國際商用機器公司(International Business Machine, IBM)所開發與推動的一種網路通訊技術。藉由LoRa的技術，電子裝置可以更容易加入物聯網(Internet of Things, IoT)。

然而，基於各國的可用頻段不同，以及各國不同的法規限制，在每個國家的LoRa頻段數以及頻道分佈都不太相同。這一個狀況大大地提高了LoRa佈設的難度與成本。

鑒於上述問題，本發明提出一種長距離廣域網路設備控制方法，藉由對多個收發器的適當設定，使得多個收發器可以被母節點在邏輯上視為同一個收發器，從而所述多個收發器聯合起來作為一個LoRa的基地台。

依據本發明一實施例的長距離廣域網路設備控制方法，包含下列步驟：從多個收發器中選擇第一收發器，指定第一組頻段給第一收發器。從前述多個收發器中選擇第二收發器，指定第二組頻段給第二收發器，其中第二組頻段不同於第一組頻段。設定第一收發器與第二收發器，使第一收發器發送第一請求至母節點時加入第一旗標，且第二收發器發送第一請求至母節點時加入第一旗標。

藉由前述的設定與作動，第一收發器與第二收發器可以提供的頻段為第一組頻段與第二組頻段的聯集，因此對於終端設備而言，可用的頻段數較單元收發器更多。此外，藉著第一旗標，第一收發器與第二收發器對母節點而言被視為同一個網路節點。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

請一併參照圖1與圖2，其中圖1係依據本發明一實施例的多個長距離廣域網路設備配置圖，而圖2係依據本發明一實施例的長距離廣域網路設備控制方法流程圖。如圖1所示，多個長距離廣域網路收發器(Long Range Wide Area Network Transceiver, 以下稱LoRa收發器)110~190其對應分布於多個建築210~290，且所有的LoRa收發器都透過有線網路或無線網路連接到後端控制設備300，從而以後端控制設備300作為多個LoRa收發器的母節點。終端裝置400係藉由其中一個LoRa收發器來與後端控制設備300進行溝通。後端控制設備300對於所控制的多個LoRa收發器執行如圖2的控制步驟流程。

當後端控制設備300要設定一個第一邏輯收發器時，首先如步驟S210所示，後端控制設備300從LoRa收發器110至LoRa收發器190之中，選擇一個LoRa收發器作為第一收發器，並將第一組頻段指定給所選擇的LoRa收發器。以圖1的例子而言，後端控制設備300選擇了LoRa收發器150作為第一收發器，而LoRa收發器150被後端控制設備300設定以第一頻段至第八頻段來運行。

接著如步驟S220所示，後端控制設備300從剩下的8個LoRa收發器之中，選擇一個LoRa收發器作為第二收發器，並將第二組頻段指定給所選擇的LoRa收發器，第二組頻段不同於第一組頻段。以圖1的例子而言，後端控制設備300選擇了LoRa收發器170作為第二收發器，而LoRa收發器170被後端控制設備300設定以第九頻段至第十六頻段來運行。

再來，如步驟S230所示，後端控制設備300對被選擇的第一收發器與第二收發器進行設定，使第一收發器與第二收發器在對後端控制設備300發送請求時，都會加上第一旗標。以圖1的例子而言，當LoRa收發器150與LoRa收發器170要對後端控制設備300發送請求時，都會加上第一旗標，而後端控制設備300藉由第一旗標，將LoRa收發器150與LoRa收發器170在邏輯上辨識為第一網路(子)節點。

藉由上述的控制方法，當終端裝置400要傳送資料給後端控制設備300時，終端裝置400透過第一頻段至第十六頻段其中至少之一將欲傳送的資料發給第一收發器(LoRa收發器150)或第二收發器(LoRa收發器170)，而收到資料的收發器，例如LoRa收發器170，將收到的資料加上第一旗標以及終端裝置資訊發送給後端控制設備300。藉此，後端控制設備300可以辨識所收到的資料是從終端裝置400透過第一網路節點傳來的。此外，藉由LoRa收發器150與LoRa收發器170，終端裝置400等於透過一個有十六個頻段的基地台來與後端控制設備300連線。

於一實施例中，在步驟S220中選擇第二收發器時，係依據第一收發器的位置來決定第二收發器的。舉例來說，如果後端控制設備300欲以最佳信號品質的策略來配置各LoRa收發器時，後端控制設備會選擇最接近第一收發器(LoRa收發器150)的LoRa收發器作為第二收發器，如此兩個收發器的信號涵蓋範圍高度重疊，在其信號涵蓋範圍重疊的區域裡，終端裝置400得以用十六個頻段其中任一個頻段來傳送資料給後端控制設備300。如果後端控制設備300欲以最大信號涵蓋範圍的策略來配置各LoRa收發器時，後端控制設備300或將選擇與第一收發器(LoRa收發器150)距離適中(例如5公里至6公里)的一個LoRa收發器作為第二收發器。然而後端控制設備300得以依據第一收發器的位置，以不同的配置策略來選擇適當的LoRa收發器作為第二收發器，本發明並不加以限制。

於一實施例中，當終端裝置400要透過第一網路節點來與後端控制設備300溝通時，終端裝置400發出請求，作為第一網路節點的第一收發器的LoRa收發器150收到此一請求後，經處理將這個請求通知後端控制設備300。而後端控制設備300進一步通知第一網路節點的第二收發器，也就是LoRa收發器170。如此，LoRa收發器150與LoRa收發器170被設定對終端裝置400提供服務。

因此，於一實施例中，當終端裝置400透過第一網路節點傳送請求給後端控制設備300時，係透過LoRa收發器150或LoRa收發器170將請求傳送給後端控制設備300。而當後端控制設備300要回應此一請求時，後端控制設備300將回應傳送給LoRa收發器150與LoRa收發器170，再由LoRa收發器150與LoRa收發器170分別透過各頻段將回應發出，從而讓終端裝置400收到回應。

於本發明另一實施例中，後端控制設備300更從LoRa收發器110~140、LoRa收發器160與LoRa收發器180~190中選擇第三收發器，並指定第三組頻段給第三收發器，其中第三組頻段不同於第一組頻段。請參照圖1的實施例，後端控制設備300選擇LoRa收發器160作為第三收發器。後端控制設備300並設定LoRa收發器160，使LoRa收發器160以不同於第一組頻段的頻段來運行，並使LoRa收發器160在對後端控制設備300發送請求時，加入第一旗標。如此，LoRa收發器150、LoRa收發器160與LoRa收發器170被後端控制設備300辨識為第一網路節點。

於一實施例中，第三組頻段是第十七頻段至第廿四頻段，然而於另一些實施例中，第三組頻段也可以是第十三頻段至第十八頻段。於再一實施例中，第三組頻段可以是第九頻段至第十六頻段。舉例來說，LoRa收發器160被設定以第九頻段至第十六頻段運行。且LoRa收發器160的信號涵蓋範圍C與LoRa收發器170的信號涵蓋範圍B的配置，使得終端裝置400不論為於LoRa收發器150的信號涵蓋範圍A的哪一個地點，都能使用到十六個頻段。

於一實施例中，當終端裝置400位於信號涵蓋範圍B與信號涵蓋範圍C的重疊區域時，且當終端裝置400以第十三個頻段傳送一份資料，則這份資料會同時被LoRa收發器160與LoRa收發器170收到並轉傳給後端控制設備300。也就是說，後端控制設備300會收到兩份相同的資料，具體來說，從資料內容、終端裝置資訊到第一旗標都完全相同。由於網路傳輸的特性，後端控制設備300收到這兩份資料的時間差通常極小。因此於一實施例中，如果後端控制設備300在收到一份資料後的一時間區間內，例如200毫秒內，收到完全相同的第二份資料，則後端控制設備300將兩份資料是為相同的資料，而不重複處理。

於另一實施例中，LoRa收發器160雖然被後端控制設備300選擇並設定其運行頻段為第九頻段至第十六頻段。然而後端控制設備300並不會立即使LoRa收發器160開始運行，而是使LoRa收發器160處於休眠狀態。後端控制設備300會依據第二收發器，也就是LoRa收發器170的運行狀態來決定是否啟用LoRa收發器160。

於一實施例中，如果LoRa收發器170的無線基地台功能異常或是失效，則LoRa收發器170的內嵌控制器傳送一個故障信號給後端控制設備300。則後端控制設備300控制LoRa收發器160開始以第九頻段至第十六頻段運行。此外，後端控制設備300更可以控制LoRa收發器170近入休眠狀態。前述的功能異常例如是第十一頻段無法作動等狀況。

於另一實施例中，後端控制設備300定時或不定時地發送輪詢信號(polling signal)給所連接的各LoRa收發器。如果LoRa收發器170沒有對於輪詢信號進行回應的次數達到一定次數，則後端控制設備300判斷LoRa收發器170運行狀態異常，從而後端控制設備300啟動LoRa收發器160運行在第九頻段至第十六頻段。

於一實施例中，請回到圖2，依據本發明一實施例的長距離廣域網路設備控制方法更包含下列步驟：如步驟S240所示，後端控制設備300從LoRa收發器110~140與LoRa收發器180~190中選擇了LoRa收發器120，並指定第一組頻段(第一頻段至第八頻段)給LoRa收發器120，其中LoRa收發器120的位置與LoRa收發器150的位置不同。如步驟S250所示，後端控制設備300接著選擇LoRa收發器140，並指定第二組頻段(第九頻段至第十六頻段)給LoRa收發器140。如步驟S260所示，後端控制設備300設定LoRa收發器120與LoRa收發器140，使LoRa收發器120發送請求至後端控制設備300時加入第二旗標，並使LoRa收發器140發送請求至後端控制設備300時加入第二旗標。如此，LoRa收發器120與LoRa收發器140對於後端控制設備300來說，被視為一個第二網路節點。而終端裝置400得以選擇透過第一網路節點或第二網路節點來與後端控制設備300溝通。

於一實施例中，邏輯上的第一網路節點實際上包含了LoRa收發器150至LoRa收發器170，第一網路節點有能力對終端裝置400提供廿四個頻段的服務，而第二網路節點實際上包含了LoRa收發器120與LoRa收發器140，第二網路節點有能力對終端裝置400提供十六個頻段的服務。此時LoRa收發器110、LoRa收發器130、LoRa收發器180與LoRa收發器190尚未被使用。於一實施例中，後端控制設備300不為個別網路節點選擇備用LoRa收發器，而是選擇LoRa收發器130與LoRa收發器180作為第一網路節點與第二網路節點共用的備用收發器。

於此一實施例中，後端控制設備300依據LoRa收發器170的運行狀態、LoRa收發器的140運行狀態與兩個備用收發器各別的閒置狀態，選擇性地啟用備用收發器，並指定第二組頻段(第九頻段至第十六頻段)給備用收發器，並依據LoRa收發器140的運行狀態與LoRa收發器170的運行狀態選擇性地設定被啟用的備用收發器。舉例來說，後端控制設備300選擇LoRa收發器130當做第一順位的備用收發器，並選擇LoRa收發器180當做第二順位的備用收發器。如果屬於第一網路節點的LoRa收發器170功能異常，此時LoRa收發器130與LoRa收發器180都處於閒置狀態，則後端控制設備300啟用LoRa收發器130，指定第二組頻段給LoRa收發器130，並設定LoRa收發器130在對後端控制設備300傳送資料或請求的時候加入第一旗標。如此，LoRa收發器130替代了LoRa收發器170在第一網路節點中的角色。

此時，如果LoRa收發器140功能異常，由於後端控制設備300檢查LoRa收發器130已經被第一網路節點所使用，後端控制設備300接著啟用第二順位的LoRa收發器180，指定第二頻段給收發器180，並設定LoRa收發器180，使LoRa收發器180在對後端控制設備300傳送資料或請求時，加入第二旗標。如此，LoRa收發器180替代了LoRa收發器140在第二網路節點中的角色。

於一實施例中，如果第一網路節點中的第一收發器(LoRa收發器150)功能異常，由於第一收發器是用來提供終端裝置做各種設定功能之用，因此後端控制設備300將重新設定第一網路節點。具體來說，解除第一網路節點後，未被使用且良好的LoRa收發器有LoRa收發器110、LoRa收發器160、LoRa收發器170與LoRa收發器190，而LoRa收發器120與LoRa收發器140屬於第二網路節點，LoRa收發器130與LoRa收發器180是備用收發器。因此後端控制設備300從LoRa收發器110、LoRa收發器160、LoRa收發器170與LoRa收發器190之中，選擇LoRa收發器160做為第一網路節點的第一收發器，並選擇LoRa收發器170做為第一網路節點的第二收發器，選擇LoRa收發器190做為第一網路節點的第三收發器。相關的設定方法已於先前的實施例中敘述過，於此不再贅述。

綜上所述，藉由前述的設定與作動，第一收發器與第二收發器可以提供的頻段為第一組頻段與第二組頻段的聯集，因此對於終端設備而言，可用的頻段數較單元收發器更多。此外，藉著第一旗標，第一收發器與第二收發器對母節點(後端控制設備)而言被視為同一個網路節點。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

110~190‧‧‧長距離廣域網路設備

210~290‧‧‧建築

300‧‧‧後端控制設備

400‧‧‧終端裝置

A~C‧‧‧信號涵蓋範圍

圖1係依據本發明一實施例的多個長距離廣域網路設備配置圖。 圖2係依據本發明一實施例的長距離廣域網路設備控制方法流程圖。

Claims (9)

1. 一種長距離廣域網路(Long Range Wide Area Network,LoRa WAN)設備控制方法，包含：從多個收發器中選擇一第一收發器，指定一第一組頻段給該第一收發器；從該些收發器中選擇一第二收發器，指定一第二組頻段給該第二收發器，其中該第二組頻段不同於該第一組頻段；以及設定該第一收發器與該第二收發器，使該第一收發器轉發所接收到的一第一請求至一母節點時加入一第一旗標，且該第二收發器轉發所接收到的該第一請求至該母節點時加入該第一旗標。
2. 如第1項所述的方法，更包含：從該些收發器中選擇一第三收發器；指定一第三組頻段給該第三收發器，其中該第三組頻段不同於該第一組頻段；以及設定該第三收發器，使該第三收發器發送該第一請求至該母節點時加入該第一旗標。
3. 如第2項所述的方法，其中該第三組頻段與該第二組頻段至少部分相同。
4. 如第3項所述的方法，其中該第三收發器的位置與該第二收發器的位置不同，且該第三組頻段與該第二組頻段完全相同。
5. 如第3項所述的方法，其中該第三組頻段與該第二組頻段完全相同，且更包含依據該第二收發器的一運行狀態而選擇性地啟用該第三收發器。
6. 如第1項所述的方法，其中於選擇該第二收發器的步驟中，係依據 該第一收發器的位置，從該些收發器選擇該第二收發器。
7. 如第1項所述的方法，更包含：從該些收發器中選擇一第三收發器，指定該第一組頻段給該第三收發器，該第三收發器的位置與該第一收發器的位置不同；從該些收發器中選擇一第四收發器，指定該第二組頻段給該第四收發器；以及設定該第三收發器與該第四收發器，使該第三收發器轉發所接收到的一第二請求至該母節點時加入一第二旗標，且該第四收發器轉發所接收到的該第二請求至該母節點時加入該第二旗標。
8. 如第7項所述的方法，更包含從該些收發器中選擇一備用收發器。
9. 如第8項所述的方法，其中係依據該第二收發器的運行狀態、該第四收發器的運行狀態與該備用收發器的一閒置狀態，選擇性地啟用該備用收發器，並指定該第二組頻段給該備用收發器，並依據該第二收發器的運行狀態與該第四收發器的運行狀態選擇性地設定該備用收發器，使該備用收發器發送該第一請求至該母節點時加入該第一旗標，或使該備用收發器發送該第二請求至該母節點時加入該第二旗標。