[發明專利]一種低功耗的LoRa鏈形網絡

在審

• 申請號: 201910317801.3
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110062433A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 黎強;曹春恒;王雪梅
• 申請（專利權）人: 武漢所為科技有限公司
• 主分類號: H04W40/20
• 分類號: H04W40/20;H04W40/22;H04W52/02
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

本發明提出了一種低功耗的LoRa鏈形網絡，包括網關以及若干LoRa節點形成的鏈型網絡，且每個節點只與相鄰的節點通信，只有與網關相鄰的節點與網關通信。本發明通過低功耗的LoRa鏈形網絡，節點只需要與身邊的節點通信，網絡拓撲簡單；只需一個單通道網關，完成物理距離很遠的網絡數據的采集，而且易擴展，有新的需求可以直接在末端增加節點，無需額外動作。

技術領域

本發明涉及一種低功耗的LoRa鏈形網絡。

背景技術

在隧道這樣的環境下，Lora的各個節點的布置成線性。由于隧道兩端距離很長，環境不空曠，LoRa的傳輸距離有限，且隧道之中一般沒有4G等連接外網的信號，所以無法將網關布置在隧道中間。傳統的一個網關加多個低功耗LoRa節點的星型網絡無法覆蓋所有的節點。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種低功耗的LoRa鏈形網絡，通過低功耗的LoRa鏈形網絡，節點只需要與身邊的節點通信，網絡拓撲簡單；只需一個單通道網關，完成物理距離很遠的網絡數據的采集，而且易擴展，有新的需求可以直接在末端增加節點，無需額外動作。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種低功耗的LoRa鏈形網絡，包括網關以及若干LoRa節點形成的鏈型網絡，且每個節點只與相鄰的節點通信，只有與網關相鄰的節點與網關通信。

優選地，每個節點分配兩個時間窗，兩個時間窗為連續的偵聽時間窗和上傳時間窗，且相鄰兩個節點間偵聽時間窗和上傳的時間窗重合；所述偵聽時間窗接收上級節點的節點數據，所述上傳時間窗發送本級節點的節點數據至下級節點。

優選地，節點在時間窗時處于喚醒狀態進行數據通信，其余時間處于睡眠狀態；且在偵聽時間窗口偵聽下級節點上傳的數據，在上傳時間窗將節點數據上傳給上級節點，這樣每個節點只用喚醒兩個時間窗的時間就可以實現數據的依次上傳。

優選地，相鄰的節點之間采用應答模式進行通信，即數據發送后會收到一個響應，如果沒有收到響應，就重傳；當一個節點故障時，它的下一級節點經預定次重試仍然不能夠得到回應，休眠到他的上上級節點的偵聽時間窗口，再開始數據傳輸。

優選地，節點數據采用集總幀的模式：數據上傳時，最末端節點將自己的數據發送給次末端節點，次末端節點再將本身數據加入，再把兩個節點的數據都發送給上級的節點，依次循環，保證到達網關的數據包含所有的信息；指令下發時，逐級傳送，節點在指令堆中找到屬于本節點的指令后執行指令，并將該指令從指令堆中去除，然后傳給下一級，指令數據越來越短，保證每個節點都不會錯過對自己的指令。

優選地，節點登錄時，不直接向網關請求，而是向相鄰的上級的節點請求，獲取本節點的時間窗和其他參數信息，以及所有自己下級的節點配置信息。

優選地，各相鄰節點之間進行時間延時同步，同步方式為：上級節點初始的本地時間為T1，相鄰節點間標準幀一次發送和接收后的本地時間為T2，發送時間延時同步時的本地時間為T3，則上級節點的本地時間T1與下級節點的時間T0＝[T3+(T2-T1/2)]設置為同步時間。

本發明產生的有益效果為：本發明功耗低，節點均可采用電池供電，不用走線，節點大部分時間處于睡眠狀態，只在自己的時間窗喚醒，除最末端節點外，節點即作為中繼，也作為數據采集用節點，系統中沒有一直處于喚醒狀態需要外部供電的中繼節點。在星型網絡中，要考慮離網關最遠的節點也能正常通信，這樣選的波特率必然很小，發送時間長，整個系統的功耗上升，而本發明通過合理布置節點的位置，可以讓平均兩個節點的距離較小，這樣能夠采用更高的波特率進行數據傳輸，減少了發射接收時間，降低了功耗。

附圖說明