一种广域物联网的通信方法、节点装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种广域物联网的通信方法、节点装置及系统，所述方法包括：节点被唤醒后侦听固定数据信道，如果所述固定数据信道为空闲状态，则开始抢占所述固定数据信道，如果抢占成功，则通过所述固定数据信道上传节点数据；如果所述固定数据信道为忙碌状态或抢占所述固定数据信道失败，且满足预设条件时，则开始抢占其他信道，如果抢占其他信道成功，则通过所述其他信道上传所述节点数据。本发明专利技术在节点无法通过固定数据信道上传节点数据的情况下，通过选择抢占其他信道上传节点数据，实现在低功耗的前提条件下保证数据传输的成功率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信
，特别涉及一种广域物联网的通信方法、节点装置及系统。
技术介绍
随着无线通信技术的发展以及在物联网上的应用，逐渐形成了一种新的技术，即无线传感器网络(Wireless Sensor Networks，简称WSN)技术。在无线传感网络系统中，在节点与基站之间分配有限的无线通信资源，用来构建网络系统的底层基础结构。节点长时间处于休眠状态，根据需求周期性唤醒获取目标数据，并将数据传送至基站。采用节点周期休眠机制的典型协议SMAC(休眠媒体接入控制)，其基本思想是：节点周期休眠以减少空闲监听，苏醒后通过物理/虚拟载波监听信道，判断信道是否空闲或者是否需要接收数据。但在该种通信机制中，无法解决在信道冲突碰撞导致数据传送失败以及由此而造成的能量损失，信道冲突碰撞也会造成信号过长延时。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种，用以解决现有技术中的技术问题。本专利技术提供了一种广域物联网的通信方法，所述方法包括：节点被唤醒后侦听固定数据信道，如果所述固定数据信道为空闲状态，则开始抢占所述固定数据信道，如果抢占成功，则通过所述固定数据信道上传节点数据；如果所述固定数据信道为忙碌状态或抢占所述固定数据信道失败，且当满足预设条件时，则开始抢占其他信道，如果抢占其他信道成功，则通过所述其他信道上传所述节点数据；上述方法，优选的，侦听到所述固定数据信道为忙碌状态或抢占所述固定数据信道失败之后，抢占其他信道之前还包括：所述节点设置睡眠时间进入睡眠状态，并记录所述固定数据信道的信道忙碌次数和/或所述固定数据信道的抢占失败次数；所述预设条件为当信道忙碌次数和/或抢占失败次数达到预设阈值时，节点开始抢占其他信道。上述方法，优选的，还包括：如果抢占所述其他信道失败，且当抢占其他信道失败次数达到预设阈值时，则丢弃所述节点数据，进入休眠状态。上述方法，优选的，如果抢占所述其他信道失败，且当抢占其他信道失败次数达到预设阈值时，则丢弃所述节点数据，进入休眠状态的具体方式为：所述其他信道包括空闲数据信道和应急信道，节点优先抢占空闲数据信道；在无空闲数据信道、或者抢占空闲数据信道失败且当抢占空闲数据信道失败次数达到预设阈值时，抢占应急信道；在抢占应急信道失败且当抢占应急信道失败次数达到预设阈值时丢弃所述节点数据，进入休眠状态。上述方法，优选的，所述睡眠时间根据节点信息设置，所述节点信息包括节点编码，多个节点之间的睡眠时间不同。上述方法，优选的，所述睡眠时间为固定唤醒时间与动态唤醒时间之和，所述固定唤醒时间为广域物联网系统设定值，所述动态唤醒时间与所述节点编码成正比。上述方法，优选的，所述抢占所述固定数据信道、抢占其他信道具体为：发送抢占信息至目标基站，所述抢占信息由节点编码信息及标识信息组成。上述方法，优选的，在节点唤醒后侦听固定数据信道之前还包括：节点侦听广播信号，所述广播信号包括多个数据信道的节点数量，所述节点抢占节点数量最低的数据信道注册为固定数据信道，通过所述固定数据信道上传节点数据后进入休眠状态。本专利技术第二方面提供了一种广域物联网节点装置，包括：侦听单元，用于在节点被唤醒后侦听固定数据信道，抢占单元，用于在所述固定数据信道为空闲状态时，抢占所述固定数据信道；发送单元，用于在节点抢占固定数据信道成功后通过所述固定数据信道上传节点数据；所述抢占单元还用于在所述固定数据信道为忙碌状态或抢占所述固定数据信道失败后，且当信道忙碌次数和/或抢占固定数据信道失败次数达到预设阈值时，则开始抢占其他信道；所述发送单元还用于在节点抢占其他信道成功后，通过所述其他信道上传所述节点数据。上述，优选的，所述节点装置还包括：计数单元，用于记录所述固定数据信道的信道忙碌次数和/或所述抢占固定数据信道失败次数和/或抢占空闲数据信道失败次数和/或抢占应急数据信道失败次数。本专利技术第三方面提供一种广域物联网系统，包括后台服务器、基站及上述的节点装置。由上述方案可知，本专利技术提供的一种广域物联网的通信方法及广域物联网节点装置，在固定数据信道处于忙碌状态，或者节点抢占固定数据信道失败，无法通过固定数据信道上传节点数据的情况下，通过选择抢占其他信道进行上传节点数据，避免节点多次休眠唤醒后反复侦听固定数据信道，增加节点功耗并导致数据传输的过长延迟以及数据传输的失败。本申请技术方案可以实现在低功耗的前提条件下保证数据传输的成功率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图；图1为本专利技术实施例提供的一种广域物联网的通信方法的实现流程图；图2及图3为本专利技术实施例提供的一种广域物联网的通信方法的另一流程图；图4为睡眠时间与节点编码的关系图；图5为本申请提供的一种广域物联网节点装置的结构框图；图6为本申请提供的一种广域物联网系统的结构框图。具体实施方式本专利技术是基于扩频通信的LoRa技术的低功耗透明通信方式，具有超远距离、低功耗和稳定的通信性能能力等特点，无线传感器经过该传输方式可简单组网并实现低功耗的数据传输。本专利技术针对需要长时间睡眠的应用场景进行设计，比如电表水表的数据智能传输，可以实现更低功耗，更低成本的要求。如图1所示，本专利技术提供了一种广域物联网的通信方法的实现流程图，可以包括有以下步骤：S101、节点被唤醒后侦听固定数据信道。具体的，节点在一个数据采集周期后自动唤醒，准备将自身采集的节点数据上传至基站，其首先需要侦听原始注册的固定数据信道是否处于空闲状态。S102、如果所述固定数据信道为空闲状态，则开始抢占所述固定数据信道，如果抢占成功，则通过所述固定数据信道上传节点数据。具体的，本实施例中，基于载波侦听多址介入协议(Carrier Sense MultipleAccess，简称CSMA)可以检测信道中是否有数据传输，如果有数据传输，则信道是忙碌的，如果没有数据传输，则此时信道状态为空闲的。具体的，在LoRa通信技术具有前导码检测功能，通过检测信道上是否有前导码传输，则能判断是否忙碌，是否有信号传输。如果信道处于空闲状态，则通过固定数据信道发送携带自身信息的抢占信息至基站。节点向基站发送RTS信号，所述RTS信号仅包括节点信息和标识信息，并将简化节点信息，使得数据包长简化至最短，从而降低碰撞的概率和减少碰撞而造成的能量损失，实现降
低节点功耗。节点信息包括节点编码信息，标识信息用于标识此条信息是一条抢占信息而不是数据信息，便于基站解析。如果基站收到完整的抢占信息则会返回响应消息ACK，节点收到相应响应消息ACK后则固定数据信道抢占成功。节点抢占固定数据信道成功后将需要上传的节点数据传输至基站。S103、如果所述固定数据信道为忙碌状态或抢占所述固定数据信道失败，且当满足预设条件时，则开始抢占其他信道，如果抢占其他信道成功，则通过所述其他信道上传所述节点数据；当侦听到该固定数据信道为忙碌状态或者节点未收到基站的响应消息则固定数据信道抢占失败，当未设置任何条件时，节点直接选择抢占其他信道，向其他信道发送携带自身信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种广域物联网的通信方法，其特征在于，所述方法包括：节点被唤醒后侦听固定数据信道；如果所述固定数据信道为空闲状态，则开始抢占所述固定数据信道，如果抢占成功，则通过所述固定数据信道上传节点数据；如果所述固定数据信道为忙碌状态或抢占所述固定数据信道失败，且满足预设条件时，则开始抢占其他信道，如果抢占其他信道成功，则通过所述其他信道上传所述节点数据。

【技术特征摘要】
1.一种广域物联网的通信方法，其特征在于，所述方法包括：节点被唤醒后侦听固定数据信道；如果所述固定数据信道为空闲状态，则开始抢占所述固定数据信道，如果抢占成功，则通过所述固定数据信道上传节点数据；如果所述固定数据信道为忙碌状态或抢占所述固定数据信道失败，且满足预设条件时，则开始抢占其他信道，如果抢占其他信道成功，则通过所述其他信道上传所述节点数据。2.根据权利要求1所述的通信方法，其特征在于，侦听到所述固定数据信道为忙碌状态或抢占所述固定数据信道失败之后，抢占其他信道之前还包括：所述节点设置睡眠时间进入睡眠状态，并记录所述固定数据信道的信道忙碌次数和/或所述固定数据信道的抢占失败次数；所述预设条件为当信道忙碌次数和/或抢占失败次数达到预设阈值时，节点开始抢占其他信道。3.根据权利要求2所述的通信方法，其特征在于，还包括：如果抢占所述其他信道失败，且当抢占其他信道失败次数达到预设阈值时，则丢弃所述节点数据，进入休眠状态。4.根据权利要求3所述的通信方法，其特征在于，如果抢占所述其他信道失败，且当抢占其他信道失败次数达到预设阈值时，则丢弃所述节点数据，进入休眠状态的具体方式为：所述其他信道包括空闲数据信道和应急信道，节点优先抢占空闲数据信道；在无空闲数据信道、或者抢占空闲数据信道失败且当抢占空闲数据信道失败次数达到预设阈值时，抢占应急信道；在抢占应急信道失败且当抢占应急信道失败次数达到预设阈值时丢弃所述节点数据，进入休眠状态。5.根据权利要求2至4任一项所述的通信方法，其特征在于，所述睡眠时间根据节点信息设置，所述节点信息包括节...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶万聪，刘咏平，钟平根，
申请(专利权)人：深圳市金溢科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44