[發明專利]基于低功耗廣域網和Mesh融合的泛在接入方法及系統

有效

• 申請號: 201710258396.3
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107148071B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 朱曉榮;邵喆丹;沈瑤;董天才
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W48/20
• 分類號: H04W48/20;H04W40/12;H04W24/08;H04W84/18
• 代理公司: 32241 江蘇愛信律師事務所
• 代理人: 唐小紅

本發明公開了基于低功耗廣域網技術和Mesh融合的泛在接入方法及應用系統。該方案針對某些戶外或者終端設備密集的室內地區4G網絡信號不好的場景，提出了低功耗廣域網技術和Mesh技術融合的接入方法，多個低功耗廣域網基站組建無線Mesh網絡，每個低功耗廣域網基站都作為一個Mesh節點，實現路由轉發功能。低功耗廣域基站配備有4G模塊，只要任何一個基站能夠連接互聯網，就能通過路由轉發經由4G網絡將數據上報至業務服務器。該發明充分利用低功耗廣域網技術和Mesh網絡的穩定性和可靠性，通過低功耗廣域網技術實現終端接入以及Mesh網絡回傳，使得某些基站4G信號不良的情況下，數據通暢的傳輸上報。

技術領域

本發明涉及一種基于低功耗廣域網技術和Mesh融合的泛在接入方法，屬于通信技術領域。

背景技術

在低功耗廣域網(LPWAN)產生之前，低功耗和廣域網兩者之間似乎只能二選一。而低功耗廣域網，既能滿足更長距離通信，也能使得功耗處在一個較低的水平。NB-IoT、LoRa、RPMA等都是低功耗廣域網通信技術，具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗少等特點，非常適合低功耗的物聯網應用，連那些深埋在地下的管網和各種角落的計量表都可以實現覆蓋和連接。一個低功耗廣域網接入網關模塊在每平方公里可以連接數以千計個終端，使得大量的終端得以接入網絡。

Mesh網絡是一種多跳網絡，網絡中的每個節點都可以發送和接收信號，且可以與一個或者多個對等節點進行直接通信。因此可以運用廣域網低功耗技術搭建一個Mesh組網進行路由轉發，每個低功耗廣域網基站就是一個Mesh節點，充分保證數據傳輸的可靠性。Mesh網絡部署快捷，且每個低功耗廣域網基站都安裝了4G模塊，具有4G上網功能，以便將數據及時上報。

發明內容

技術問題：本發明根據采集的數據實時性的需求，設計一種基于低功耗廣域網技術和Mesh融合的泛在接入方法，由低功耗廣域網基站靈活搭建一個無線Mesh網絡。同時多個低功耗廣域網終端方便快捷地接入，實現數據傳輸。以此解決在戶外或者人口密集的室內4G移動網絡信號覆蓋不好，部分數據無法上傳的技術問題。

技術方案：本發明的基于低功耗廣域網技術和Mesh融合的泛在接入方法，包括一、如下通信流程：

1)低功耗廣域網接入網關模塊和多個低功耗廣域網終端自動建立星型低功耗廣域網絡；

2)低功耗廣域網基站自動發現分布在周圍的其他低功耗廣域網基站，并與其組成一個Mesh網絡；

3)每個低功耗廣域網基站的4G模塊產生相應的文件描述符，同時將設備信息廣播給網絡內的其他基站，各低功耗廣域網基站定時檢測自身的4G信號強度，并告知其他基站；

4)低功耗廣域網基站采用TDMA技術，在低功耗廣域網基站和終端通信的時隙內，基站接收終端發來的數據信息；若該基站4G網絡信號良好，則直接自行將數據上傳至服務器；

5)若該低功耗廣域網基站4G網絡信號差甚至不可用，則先將信息暫存在存儲模塊中；等到基站之間通信時隙，發布求助廣播給Mesh網絡內的其他基站，各個基站收到廣播信息后更新4G不可用狀態信息，同時反饋給該低功耗廣域網基站自身4G信號強度以及忙閑狀態信息；該基站選擇其中信號較好，同時處在空閑狀態的低功耗廣域網基站發送轉發請求，待收到肯定回應后，將數據轉發至目標基站，由其代為上傳至服務器。

所述1)中低功耗廣域網基站采用TDMA的工作方式，分時隙與低功耗廣域網基站及低功耗廣域網終端通信。

二、該方法的應用系統，包括低功耗廣域網基站和各個低功耗廣域網終端：

所述低功耗廣域網基站集成了核心處理器、4G模塊、低功耗廣域網接入網關模塊、存儲模塊、路由模塊以及電源；核心處理器與4G模塊、低功耗廣域網接入網關模塊、存儲模塊、路由模塊相連接。

核心處理器：用以獲取當前位置4G信號強度并進行是否轉發的判決；