一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Statistic‑TDMA与LoRa的数据传输方法，其特点是综合使用了Statistic‑TDMA(统计时分复用)、FDMA(频分复用)和TDMA(时分复用)技术。每个集中器与其对应的终端之间采用TDMA进行数据传输，网关与集中器之间采用FDMA和跳频技术进行数据传输，最后LoRa网关采用Statistic‑TDMA技术将各个集中器收集到的节点数据进行统计处理。本发明专利技术能够有效提高LoRa网络容量、信道利用率、传输距离性能，可以利用普通的单通道射频芯片实现多通道数据传输，系统成本低，开发难度低，实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法
本专利技术涉及物联网通信领域，更具体地，涉及一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法。
技术介绍
LoRa通信技术由Semtech公司于2013年提出之后，广泛应用于各大低功耗远距离领域，如农田温湿度无线采集，无线抄表，智能井盖、路灯检测等。SX1278射频芯片在国内频段为137-525MHz，常采用非授权的ISM频段433MHz作为通信频率。对于大型网络而言，Semtech公司开发出了SX1301芯片来作为LoRaWAN网关芯片；对于小型组网也可以使用LoRaWAN技术，但“杀鸡焉用牛刀”，因此国内许多厂家都采用SX1278芯片来研发LoRa网关，几乎都采用的是TDMA技术。在实际布网时，肯定会出现终端数目饱和的问题，且终端传输数据时间的不统一也会造成信道资源浪费，还有不同终端放置的距离不同却都采用的低速率上传问题。
技术实现思路
为实现以上专利技术目的，采用的技术方案是：一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法，包括以下步骤：S1：集中器与终端都采用微型操作系统进行时钟同步，然后集中器通过TDMA技术给每个终端分配不同时隙，进而接收终端的数据；S2：集中器将接收的数据进行缓存，等待LoRa网关发送数据传输信号。优选的是，所述集中器之间采用FDMA技术。采取FDMA技术的目的是由于多个集中器同时工作，为了避免同频干扰，出现丢包情况。优选的是，所述终端包括温湿度传感器、光照度传感器和电池电压采集模块；所述温湿度传感器用于感应温湿度，所述光照度传感器用于感应光照度，电池电压采集模块用于采集终端电池电压数据。所述终端拥有超低功能和长距离的优点，且终端在入网的频率点与上报的频率点是不同的，做到更安全的工作。优选的是，由于所述集中器工作在不同频率点，且终端的工作频率与其对应集中器相关联，所述集中器下发终端的传输方式为多通道数据传输模式。进一步的，步骤S2包括以下步骤：S2.1：LoRa网关处理集中器数据采用Statistic-TDMA技术，LoRa网关给每个集中器分配一个S-TDM时隙，且不是固定分给某一个集中器，因此每个时隙中还有集中器的地址信息，这是Statistic-TDMA不可缺少的开销；S2.2：LoRa网关与集中器之间采用跳频技术，在不断跳频过程中统计集中器缓存的数据；S2.3：LoRa网关将数据统计处理后，通过通信模块上传到服务器。优选的是，所述LoRa网关采用跳频技术，且在每个频率点采用自适应速率(Adaptivedatarate)，根据网关与集中器之间距离使用不同扩频因子，并通过无线模块进行通信，从而将采集数据上传至服务器。优选的是，所述无线模块包括3G模块、4G模块或以太网模块、NB-IoT模块等中的一种或多种。优选的是，所述LoRa网关还包括参数调节模块，通过Bluetooth或WiFi传输的数据来配置网关的参数，增加部署的方便性。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能够有效提高LoRa网络容量、信道利用率、传输距离，可以利用普通的单通道射频芯片实现多通道数据传输，系统成本低，开发难度低，实用性强。附图说明图1为LoRa网关、LoRa集中器和LoRa节点三者之间信号传输时序图；图2为常用的TDMA技术的LoRa网关数据接收系统框图；图3为本专利技术基于S-TDMA技术的LoRa网关数据接收的系统框图；图4为LoRa网关、集中器和终端基地布局图；图5为LoRa网关的程序框图；图6为LoRa集中器的程序框图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步的阐述。实施例1一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法，包括以下步骤：S1：集中器与终端都采用微型操作系统进行时钟同步，然后集中器通过TDMA技术给每个终端分配不同时隙，进而接收终端的数据；S2：集中器将接收的数据进行缓存，等待LoRa网关发送数据传输信号，三者之间的时序图如图1所示。本实施例中，所述集中器之间采用FDMA技术。常见的网关与终端之间通信采用的TDMA技术，直接进行分时采集，这样会浪费信道资源，且终端容量也较小，能适用于小型网络，如图2所示。本实施例中，集中器组通过TDMA技术给各自终端分配不同时隙，收集终端的数据进行缓存。集中器将采集数据进行存储，等待LoRa网关接收数据。LoRa网关采用跳频和Statistic-TDMA技术将集中器缓存数据进行统计处理，通过通信模块如以太网接口、3G模块、4G模块、NB-IoT模块等上传至服务器。如图3所示。本实施例中，所述终端包括温湿度传感器、光照度传感器和电池电压采集模块；所述温湿度传感器用于感应温湿度，所述光照度传感器用于感应光照度，电池电压采集模块用于采集终端电池电压数据。本实施例中，所述集中器下发终端的传输方式为多通道数据传输模式。如图4所示：将不同集中器分配各自频段的终端，构成多个星型网状结构进行采集，然后LoRa网关通过Statistic-TDMA技术和跳频技术对集中器缓存数据进行接收处理。本实施例中，所述LoRa网关采用跳频技术，且在每个频率点采用自适应速率(Adaptivedatarate)，根据网关与集中器之间距离使用不同扩频因子，并通过无线模块进行通信，从而将采集数据上传至服务器。本实施例中，如图5所示，系统程序框图主要分为LoRa网关和LoRa集中器，LoRa网关在初始化参数后，还可以连接Bluetooth来接收配置参数进行更改，如要获取集中器1的参数，则可以将频率以及其它参数调到与其一致即可；如图6所示，LoRa集中器在初始化参数后，等待终端入网，并下发终端工作配置参数，进而接收终端上报数据。显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术权利要求的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Statistic‑TDMA与LoRa的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：集中器与终端都采用微型操作系统进行时钟同步，然后集中器通过TDMA技术给每个终端分配不同时隙，进而接收终端的数据；S2：集中器将接收的数据进行缓存，等待LoRa网关发送数据传输信号。

【技术特征摘要】
1.一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：集中器与终端都采用微型操作系统进行时钟同步，然后集中器通过TDMA技术给每个终端分配不同时隙，进而接收终端的数据；S2：集中器将接收的数据进行缓存，等待LoRa网关发送数据传输信号。2.根据权利要求1所述的一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法，其特征在于，所述集中器之间采用FDMA技术。3.根据权利要求1所述的一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法，其特征在于，所述终端包括温湿度传感器、光照度传感器和电池电压采集模块；所述温湿度传感器用于感应温湿度，所述光照度传感器用于感应光照度，电池电压采集模块用于采集终端电池电压数据。4.根据权利要求1所述的一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法，其特征在于，所述集中器组之间采用不同的工作频率，且终端频率与集中器相关联，进而形成多通道数据传输模式。5.根据权利要求1所述的一种基于Statistic-TDMA与LoRa的数据传输方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：S2.1：...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭洪舟，邵淼，谢舜道，陈荣军，付豪，朱雄泳，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44