The invention is applicable to the technical field of Internet of Things, and provides a method for realizing synchronous service of LPWA network, which includes: planning communication requirements into six kinds according to the requirements of service communication, planning channel resources according to the two-level structure of time window and time slice, planning all time slices in six kinds of communication requirements, and joining the network by executing an access process after all terminals start up; After the terminal joins the network, it executes the service scheduling algorithm, and dispatches the wireless transceiver process according to the service data type and the resource allocation scheme of the network server; the network server runs the synchronous service control process, controls the process of the terminal entering the network, dispatches the channel resources, and dispatches the downlink data; the gateway in the network provides the physical channel of spectrum resources. The invention can effectively improve the capability of LPWA network in the aspects of spectrum utilization, message transmission reliability, instant response capability of messages and events and network throughput capability, thereby supporting a kind of synchronization service of the Internet of Things.
【技术实现步骤摘要】
一种LPWA网络的同步业务实现方法
本专利技术属于物联网
，尤其涉及一种LPWA网络的同步业务实现方法。
技术介绍
物联网技术在最近几年受到广泛关注，从有限的连接人与物，物与物，到万物互联，物联网技术的演进正在给人类社会带来前所未有的深刻变革，帮助我们应对能源危机，资源枯竭和环境污染等全球性挑战。而令这一切发生的基础，就是构建大规模IoT网络，为大量的传感器提供广泛而有效的连接。在构建大规模IoT网络过程中，覆盖与功耗常常是两个重要约束。在许多场景中，要求为广泛分布的设备提供网络连接，这些设备依靠内置电池供电。为了满足越来越多远距离物联网设备的连接需求，LPWA(LowPowerWideArea)网络应运而生。LPWA网络也称低功率广域网。与传统无线技术所提供的连接不同，LPWA技术具有数十到几十公里的惊人覆盖距离，电池寿命十年以上，对于实现低功耗，低成本和低吞吐量的互联网而言是有希望的技术，受到广泛关注。LPWA技术以低数据速率(速率通常为几十K比特每秒的量级)和更高的延迟(通常以秒或分钟的等级)为代价来实现远距离和低功耗操作的。因此，LPWA技术越来越多...
【技术保护点】
1.一种LPWA网络的同步业务实现方法，包括以下步骤：1)按业务通信的周期性，方向，可靠性要求将通信需求规划为6种：计划内上行，计划外上行，广播下行，A类单播下行，C类单播下行，Beacon同步；2)将无线频谱按频率分为逻辑信道，并按照时间窗+时间片两级结构进行信道资源规划，一个时间窗包含固定数量的时间片，时间片长度根据业务实时性需求和无线频谱特性确定，将所有时间片在6种通信需求间进行规划；3)所有终端启动后通过执行一个入网过程来加入网络，终端加入网络后执行业务调度算法，根据业务数据类型和网络服务器的资源分配方案对无线收发过程进行调度；4)网络服务器运行同步业务控制过程，对...
【技术特征摘要】
1.一种LPWA网络的同步业务实现方法，包括以下步骤：1)按业务通信的周期性，方向，可靠性要求将通信需求规划为6种：计划内上行，计划外上行，广播下行，A类单播下行，C类单播下行，Beacon同步；2)将无线频谱按频率分为逻辑信道，并按照时间窗+时间片两级结构进行信道资源规划，一个时间窗包含固定数量的时间片，时间片长度根据业务实时性需求和无线频谱特性确定，将所有时间片在6种通信需求间进行规划；3)所有终端启动后通过执行一个入网过程来加入网络，终端加入网络后执行业务调度算法，根据业务数据类型和网络服务器的资源分配方案对无线收发过程进行调度；4)网络服务器运行同步业务控制过程，对终端入网过程进行控制，对信道资源进行调度分配，对下行数据进行调度；5)网络中的网关提供频谱资源物理通道，但是不需要执行任何特定的媒体访问控制，不关心上层同步业务实现。2.如权利要求1所述的同步业务实现方法，其特征在于，按以下方式将业务通信需求进行时间资源分配：1)PSlot-计划内时间片，将分配给某个特定终端，用于调度计划内上行通信需求，实现有保障的，无冲突的信道利用；2)ASlot-计划外时间片，被所有终端共享，终端以分片Aloha的方式随机争用信道，争用过程执行“P-坚持”退避算法，ASlot用于调度计划外上行通信需求；3)Beacon时间片-专门用于网络周期广播Beacon信息。本专利算法要求每N个时间窗口调度一个时间片用于广播周期性Beacon信息，N取决于终端的时钟精度、容忍的同步精度误差范围以及容许的入网延迟，N>＝1；4)PRx-下行时间片，用于确认PSlot上行，以及A类单播下行。每个时间窗约定一个时间片为PRx；5)ARx-下行时间片，用于确认ASlot上行，以及A类单播下行。每个时间窗约定一个时间片为ARx；6)CRx-下行时间片，用于C类单播下行，以及广播下行。每个时间窗CRx数量根据下行业务数据比重确定；7)以上构成时间窗结构，并称为时间片映射。时间片映射表作为Beacon的一部分进行广播。3.如权利要求1所述的同步业务实现方法，其特征在于，网络并不为每个上行消息进行逐一确认，而是在PRx和ARx时间片中采用集中Ack方式分别对一个时间窗内的所有的PSlot上行消息和所有的ASlot上行消息进行确认。4.如权利要求1所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤3)包括：1)终端启动后将在预设的一组频点上开启Beacon信号侦测；2)终端在某个频点上侦测到Beacon信号后加载Beacon信息；3)终端根据Beacon信息，随机选择一个ASlot发起执行入网过程，并在对应的ARx开启接收入网状态；4)如果终端入网过程成功，则终端进入业务服务状态，对计划内上行，计划外上行，以及下行业务需求进行时间片调度，同时周期性维护Beacon信息以维持业务同步；5)如果终端入网过程失败，则等待随机退避一段时间后选择下一个Beacon频点继续执行上述步骤。5.如权利要求4所述的同步业务实现方法，其特征在于，所述步骤4)包括：1)终端记录入网时网络服务器所分配的时间片参数，包括业务周期，相对PSlot位置，PSlot数量；2)终端计算下一个业务周期内分配给自己的第一个PSlot所对应的本地时间T，以及终端完成业务数据准备所需的时间delta；3)睡眠，直到T-delta时刻后启动数据采集，并由所分配PSlot上报；5)终端在上报PSlot所对应的PRx时间片启动接收，并...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚理，张卫平，张亚顺，李恺，宋晨，吴斌，郑邦才，
申请(专利权)人：深圳市艾森智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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