[發(fā)明專利]一種軟件定義低功耗廣域網(wǎng)系統(tǒng)及其配置方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610001575.4
• 申請日: 2016-01-05
• 公開（公告）號: CN105656736A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫源;姚博;劉宗孺;李志為
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州古北電子科技有限公司
• 主分類號: H04L12/28
• 分類號: H04L12/28
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;盧金元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及云技術(shù)和無線通信領(lǐng)域，尤其是涉及一種能靈活適用于不同應(yīng)用場景，兼容不同的無線通信協(xié)議的軟件定義低功耗廣域網(wǎng)系統(tǒng)及其配置方法。

背景技術(shù)

目前應(yīng)用于低功耗廣域網(wǎng)的技術(shù)有LoRaWAN、Sigfox、Weightless-N、RPMA、LTE-M等等，這些技術(shù)在物理層面解決了一些遠(yuǎn)距離通信和低功耗的問題。但是對于整個低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)領(lǐng)域來說，目前并沒有一種廣泛通用的通信和組網(wǎng)協(xié)議。不同的技術(shù)提供商和應(yīng)用公司各自開發(fā)自己的私有網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。這些協(xié)議一般都是基于特定的應(yīng)用場景而開發(fā)的，難以拓展。同時(shí)由于技術(shù)方案和通信協(xié)議規(guī)范的差別，不同廣域網(wǎng)無線設(shè)備，乃至同一類型的設(shè)備都很難兼容組合應(yīng)用到同一個廣域網(wǎng)系統(tǒng)中使用。而低功耗廣域網(wǎng)的終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備硬件資源有限，必須滿足低功耗，低成本的要求，不可能承載復(fù)雜的通用網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以兼容現(xiàn)有的協(xié)議和滿足所有應(yīng)用場景的需求。這些問題都嚴(yán)重阻礙了低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的推廣和發(fā)展。

中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局于2012年07月25日公開了名稱為《一種基于主從節(jié)點(diǎn)模式的物聯(lián)網(wǎng)物流通信系統(tǒng)》的專利文獻(xiàn)（公開號：CN102612170A），其包括多個從節(jié)點(diǎn)，多個主節(jié)點(diǎn)以及一個或多個服務(wù)器。其中主節(jié)點(diǎn)具有移動通信模塊，可以通過移動通信方式與服務(wù)器交換數(shù)據(jù)；主節(jié)點(diǎn)具有短距通信模塊，可以與從節(jié)點(diǎn)建立低功耗、短距離通信鏈路；主節(jié)點(diǎn)具有GPS通信模塊，可以執(zhí)行主從系統(tǒng)的定位操作。通過后臺服務(wù)系統(tǒng)為用戶提供產(chǎn)品實(shí)時(shí)信息、服務(wù)。此方案仍然存在不能兼容現(xiàn)有的所有協(xié)議或滿足所有應(yīng)用場景需求的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的通用性較差、不能滿足所有的應(yīng)用場景需求等的技術(shù)問題，提供一種具有良好的拓展性和兼容性，可以在幾乎所有場景下正常使用的軟件定義低功耗廣域網(wǎng)系統(tǒng)及其配置方法。

本發(fā)明針對上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：一種軟件定義低功耗廣域網(wǎng)系統(tǒng)，包括用戶終端、云服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)和若干個低功耗廣域網(wǎng)，用戶終端與云服務(wù)器連接，低功耗廣域網(wǎng)由若干個終端設(shè)備組成，每個終端設(shè)備都通過網(wǎng)關(guān)連接到云服務(wù)器；所述低功耗廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為運(yùn)行有低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議棧的云服務(wù)器或運(yùn)行有低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議棧的網(wǎng)關(guān)。

廣域網(wǎng)協(xié)議棧運(yùn)行在云服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)上，根據(jù)需求選擇合適的協(xié)議，降低了對終端設(shè)備的要求，無論什么協(xié)議的終端設(shè)備都可以通過網(wǎng)關(guān)連接到云服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備和終端設(shè)備、終端設(shè)備和用戶終端之間的互通互聯(lián)。

作為優(yōu)選，所述云服務(wù)器上運(yùn)行有若干個應(yīng)用，云服務(wù)器通過應(yīng)用程序編程接口對應(yīng)所有的用戶終端的接口。

應(yīng)用包括且不限于數(shù)據(jù)采集、大數(shù)據(jù)分析等。

作為優(yōu)選，所述云服務(wù)器通過Ethernet、3G和WiFi中的任意一種或若干種連接網(wǎng)關(guān)。

云服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)之間可以采用任意形式的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。

作為優(yōu)選，所述低功耗廣域網(wǎng)通過433MHz和/或868MHz頻段連接網(wǎng)關(guān)。低功耗廣域網(wǎng)和網(wǎng)關(guān)之間也可以通過其他所有可用的通信頻段連接。

作為優(yōu)選，所述低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議棧包括可以拓展更新的MAC（MediaAccessControl，介質(zhì)訪問控制層）協(xié)議棧和可以拓展更新的PHY（Physical，物理層）協(xié)議棧，所述MAC協(xié)議棧封裝有若干種MAC層協(xié)議，所述PHY協(xié)議棧封裝有若干種PHY層協(xié)議，所述MAC協(xié)議棧通過統(tǒng)一的MAC接口對應(yīng)所有的應(yīng)用，所述PHY協(xié)議棧通過統(tǒng)一的軟件定義低功耗廣域網(wǎng)HAL（HardwareAbstractionLayer，硬件抽象層）API連接到MAC協(xié)議棧，各低功耗廣域網(wǎng)通過PHY協(xié)議棧中與本低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議對應(yīng)的PHY層協(xié)議連接到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和廣域網(wǎng)中的其他硬件設(shè)備。

本系統(tǒng)可以不斷的更新拓展加入新的MAC層協(xié)議以適應(yīng)各種不同的應(yīng)用場景，確保在各種條件下實(shí)現(xiàn)可靠性，低功耗等的需求。本系統(tǒng)由于封裝了各種已有的LPWAN的協(xié)議，可以直接把已有的LPWAN兼容進(jìn)來作為本系統(tǒng)的一部分。

因?yàn)榈凸膹V域網(wǎng)協(xié)議棧中的封裝的MAC層協(xié)議和PHY層協(xié)議都使用統(tǒng)一的接口，因此它們之間可以互相調(diào)配組合使用，以達(dá)到最優(yōu)配置，減少不必要的重復(fù)開發(fā)。