[發明專利]一種基于動態優先級的LoRa網關下行幀調度方法

有效

• 申請號: 202011130976.2
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112261731B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 周德勝;梁光清;孫世嶺;于慶;李濤;柏思忠;趙慶川;宋連洪;張遠征;蔣洪慶;劉芬;但強;王博文
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: H04W72/12
• 分類號: H04W72/12
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 陰知見

1.一種基于動態優先級的LoRa網關下行幀調度方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：

a.所述方法的結構包括服務器、LoRa網關、節點，所述LoRa網關在服務器與節點的中間且分別與服務器、節點雙向通信；

b.所述方法應用于星型架構的LoRa網絡，LoRa網絡遵循LoRaWAN協議，在物理層上支持class A,class B,class C三種模式；

c.所述網關包括n個獨立射頻發射通道，每個通道具有相同的硬件結構和性能，網關可以同時發送n個射頻信號,網關統一調度所有發射通道；

d.網關統計每個已激活的節點在一定時間內下行幀發送的成功率，按成功率大小動態劃分下發通道占用優先級；

e.網關維持一個正在發送幀的信息表，包括幀的信道，速率，擴頻因子，預估完成時間，用于沖突檢測；

f.網關以自身時間為基準，計算每個下行幀的下發時刻和預估耗時，維持一個下行幀等待表,并且以最大化發射通道使用率和最高優先級加權和為最優調度目標選擇下行幀發送，所述等待表包含下行幀的最早開始時間，最晚開始時間，信道，速率，擴頻因子，預估飛行時間信息；

步驟d具體為：

所述網關統計每個已激活的節點下行幀發送的成功率，按成功率大小動態劃分下發通道占用優先級，成功率越高，優先級越低；

所述優先級動態劃分定義為：每發射或者丟棄一幀數據后立即更新對應節點的發射成功率，并實時更新該節點下一個下行幀的優先級；

步驟e具體為：

所述網關維持一個正在發送幀的信息表，所述信息表包括幀的信道，速率，擴頻因子，開始時間，預估空中時間；

所述開始時間分辨率到微秒；

所述預估空中時間按公式(1)計算：

T_frame＝T_pre+T_load (1)

式中，T_pre為前導碼傳輸時間估計，按公式(2)計算，T_load為負載傳輸時間估計，按公式(3)計算；

T_pre＝n_preamble*T_sym (2)

T_load＝n_load*T_sym (3)

式中，n_preamble為前導碼符號個數，n_load為負載符號長度，T_sym為一個符號耗時，按公式(4)計算；

T_sym＝2^SF/B_bw (4)

式中，SF為擴頻因子，B_bw為帶寬；

步驟f具體為：所述網關首先按最高優先級選擇下行幀發送，其次按最大化發射通道使用率選擇下行幀發送。

2.根據權利要求1所述一種基于動態優先級的LoRa網關下行幀調度方法，其特征在于：步驟b具體為：

所述網關下行幀調度方法應用于星型架構的LoRa網絡，LoRa網絡遵循LoRaWAN協議，在物理層上支持class A,class B,class C三種模式，所述節點都通過class A模式入網。

3.根據權利要求1所述一種基于動態優先級的LoRa網關下行幀調度方法，其特征在于：步驟c具體為：

所述網關包括n個獨立射頻發射通道，每個通道具有相同的硬件結構和性能，網關可以同時發送n個射頻信號,n大于等于1并且小于等于8，網關統一調度所有發射通道，并且所有發射通道平等的使用ISM頻段下規劃的可用信道。

4.根據權利要求1所述一種基于動態優先級的LoRa網關下行幀調度方法，其特征在于：所述發射通道使用率定義為：發射通道空閑時間越短，發射通道使用率越高；當有發射通道空閑時，調度器優先發射優先級高的幀，若同一優先級有多個待發射的幀則選擇發射通道使用率最高的幀發送，待發送時刻減去當前時間差值越小，通道使用率越高。