一种LoRa无线通信MAC命令的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种LoRa无线通信MAC命令的优化方法，根据基带芯片的结构，把可用的无线频段划分成多个信道组，每个信道组都有对应的信道组索引号，每个信道组内的信道数量小于或等于8；根据信道组的划分结果，调整链路速率自适应请求LinkADRReqMAC命令中的信道掩码控制域ChMaskCntl参数的长度；网关或网络服务器发送LinkADRReqMAC命令给终端，终端根据收到的LinkADRReqMAC命令调整所占用的信道组参数、数据速率参数以及发射功率参数。本发明专利技术通过调节LinkADRReqMAC信令中的信道掩码控制域参数的比特长度，实现LoRa自适应调整传输数据速率等性能的优化。

【技术实现步骤摘要】
一种LoRa无线通信MAC命令的优化方法
本专利技术涉及一种命令的优化方法，特别涉及一种LoRa无线通信MAC命令的优化方法。
技术介绍
目前，物联网(IoT)是一种连接对象的集合，融合了电路、软件、传感器和通信协议等技术，通过无线网络收集和交换信息，并连接到互联网。它实现了物理和数字世界之间的直接集成和通信。物联网会产生海量信息，可用于优化各类资源，并提高日益互联的系统效率。IoT还将提升或产生新的服务模式，为企业、消费者和整体环境创造可持续增长的价值。今天，物联网已经影响了许多行业和服务的商业模式，如消费电子、汽车、电力、设施管理、智能建筑、智慧城市、电子健康、供应链或制造业等。根据MachinaResearch的统计，到2025年，物联网设备的连接数量将达到250亿以上的规模。根据目前的统计，这些设备的连接很大一部分来自短距离通信技术连接，如Wifi，蓝牙，Zigbee，Z-Wave等。这些技术非常适合短距离传输，以及对供电及电池寿命不敏感的物联网设备。蜂窝连接将来自使用2G/3G/4G网络基础设施和技术的SIM和启用e-SIM的设备。由于设备发送和接收相对较低数据量的低功耗需求，当代的蜂窝技术将需要通过蜂窝演进和LPWA(LowPowerWideArea)技术完成发展，以服务不断涌现的新型IoT设备。除了蜂窝技术的演进，新型的LPWAN网络技术非常适合物联网设备低功耗及长距离的连接需求。另外其数据通信速率可解决带宽浪费问题。通过LoRa调制其速率为从300bps到5kbps(125kHz带宽)。LoRa无线调制技术2010年由法国Cycleo公司专利技术，2012年被Semtech收购，并增加了MAC层规范协议，用以规范和扩展LoRa物理通信层以实现与互联网的连接。该MAC层协议称为LoRaWAN(LoRaforWideArea)网络规范。LoRaWAN协议包括几个关键的无线网络功能，如E2E加密和安全性、自适应数据速率优化、服务质量等先进的通信应用。LoRa网络允许终端独立的使用任何可能的数据速率。LoRaWAN利用该特性以达到调整并最优化静态终端数据速率的目的。这被称作自适应数据速率(AdaptiveDataRate，ADR)，当ADR启用时，将通过使用尽可能快的数据速率来最优化网络。当无线信道衰减频繁且变化剧烈时，自适应数据速率控制可能不起作用。当网关无法控制终端设备的数据速率时，终端设备的应用层将控制其数据速率。这种情况下，建议使用多种不同的速率。在特定网络条件下，应用层应始终尝试最小化空中传输的总时间。设置ADR比特之后，网关通过MAC命令控制终端的数据速率。请参见LoRaWAN协议，在LoRaWAN协议中规定了当网关或网络服务器检测到需要终端调整数据速率时，网关或网络服务器通过发送LinkADRReq命令来请求终端改变数据率、传输功率、重复率或者信道，让终端进行速率自适应。LinkADRReqMAC命令的格式如下：Size(bytes)121LinkADRReqPayloadDataRate_TXPowerChMaskRedundancyBits[7:4][3:0]DataRate_TXPowerDataRateTXPower其中。请求的数据速率(DataRate)和TX输出功率(TXPower)具有区域特异性，其编码参考《LoRaWAN地域相关参数手册》(《LoRaWANRegionalParametersdocument》)。TX输出功率(TXPower)表示终端设备可以使用的最大发射功率(传输功率)。如果指定的发射功率高于当前在用的发射功率，该命令能够执行成功后，终端设备将使用尽可能大的发射功率回复确认消息，只要发射功率不超过命令设置以及物理允许的发射功率范围。如果该命令指示了一个高于终端最大可支持的发射功率，那么终端按照其最大发射功率进行操作。信道掩码(ChMask)通过对相应的最低有效位LSB相应的位填0的方式，来对可用的上行信道进行编码。可用信道列表如下：位编号(第N位)可用信道0Channel11Channel2....15Channel16信道掩码(ChMask)中的某比特位设置为1，表示启用该位对应的上行信道，即该位对应的上行信道可用，但是只有终端设备当前使用的数据速率可以在该信道上使用时，该信道才可以使用；如果是0，则表示对应的上行信道不可用。比特长度7[6:4][3:0]RedundancybitsRFUChMaskCntlNbTrans冗余(Redundancy)位中，NbTrans域表示每条上行消息的传输次数。仅用于未认可类型的上行消息。默认值为1，有效范围[1:15]。如果终端设备收到NbTrans＝＝0，则使用默认值。服务器使用该字段控制节点上行数据冗余，以得到给定的服务质量。信道掩码控制(ChMaskCntl)控制对先前定义的信道掩码(ChMask)的位掩码的解释。它控制着信道掩码(ChMask)的16个信道应用。它也可以全局性的打开或关闭所有采用特定调制方式的信道。在中国信道掩码控制域(ChMaskCntl)的具体划分值参照《LoRaWAN_Regional_Parameters_v1_0》在中国，470-510MHz信道频率频段由国家无线电管理委员会(SRRC，StateRadioRegulatingCommittee)定义，用于民用计量应用。470MHzISM频段的信道规划如下：上行——96个信道，编号从0到95，采用LoRa125kHzBW，数据速率从DR0到DR5，码率为4/5，从470.3MHz开始，以200KHz的间隔线性增加到489.3MHz。下行——48个信道，编号从0到47，采用LoRa125KHzBW，数据速率从DR0到DR5，码率为4/5，从500.3MHz开始，以200kHz的间隔线性增加到509.7MHz。中国470-510版本中，LinkADRReq命令中ChMaskCntl域的含义如下表所示：如果ChMaskCntl域的值对应RFU，则终端设备拒绝该命令并在其应答中重置“ChannelmaskACK”位。目前，现有的LoRa射频器件产品的基带芯片，如SX1301，其可同时支持8通道的数据传输或接收，适合每组八个信道的频段分组方式，但是现有的LinkADRReq命令中，信道掩码(ChMask)适用于每组16个上行信道的分组方式，所以当无线频段按照每组8通道的方式来划分时，如果仍采用现有LinkADRReq命令的格式，进行速率自适应调整，不但会造成LinkADRReq命令位的浪费，同时还可能会造成ChMaskCntl域分配的位数不足，从而无法完全实现LoRa自适应调整传输数据速率。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够完全实现LoRa自适应调整传输数据速率以及传输功率表等性能的一种LoRa无线通信MAC命令的优化方法。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种LoRa无线通信MAC命令的优化方法，根据基带芯片的结构，把可用的无线频段划分成多个信道组，每个所述信道组都有对应的信道组索引号，每个所述信道组内的信道数量小于或等于8；根据所述信道组的划分结果，调整链路速率自适应请求L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LoRa无线通信MAC命令的优化方法，其特征在于，根据基带芯片的结构，把可用的无线频段划分成多个信道组，每个所述信道组都有对应的信道组索引号，每个所述信道组内的信道数量小于或等于8；根据所述信道组的划分结果，调整链路速率自适应请求LinkADRReq MAC命令中的信道掩码控制域ChMaskCntl参数的长度；网关或网络服务器发送所述LinkADRReq MAC命令给终端，所述终端根据收到的所述LinkADRReq MAC命令调整所占用的信道组参数、数据速率参数以及发射功率参数。

【技术特征摘要】
1.一种LoRa无线通信MAC命令的优化方法，其特征在于，根据基带芯片的结构，把可用的无线频段划分成多个信道组，每个所述信道组都有对应的信道组索引号，每个所述信道组内的信道数量小于或等于8；根据所述信道组的划分结果，调整链路速率自适应请求LinkADRReqMAC命令中的信道掩码控制域ChMaskCntl参数的长度；网关或网络服务器发送所述LinkADRReqMAC命令给终端，所述终端根据收到的所述LinkADRReqMAC命令调整所占用的信道组参数、数据速率参数以及发射功率参数。2.根据权利要求1所述的LoRa无线通信MAC命令的优化方法，其特征在于，将所述信道掩码控制域ChMaskCntl参数的长度调整为大于或等于5个比特。3.根据权利要求1所述的LoRa无线通信MAC命令的优化方法，其特征在于，不改变所述LinkADRReqMAC命令的长度，调节所述LinkADRReqMAC命令的部分参数域长度，使所述信道掩码控制域ChMaskCntl参数长度增加，用于指示所述的信道组索引号。4.根据权利要求1至3任一项所述的LoRa无线通信MAC命令的优化方法，其特征在于，将所述LinkADRReqMAC命令中的信道掩码域ChMask参数减少一个字节长度，同时将所述LinkADRReqMAC命令中的冗余域Redundancy中的信道掩码控制域ChMask...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙迎花，辛东金，姜涛，于晓峰，陈援非，
申请(专利权)人：天津中科智城网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12