一种大规模低流量数据访问的可靠无线广播方法技术

本发明专利技术提供一种大规模低流量数据访问的可靠无线广播方法，属于通信领域。本发明专利技术的目的是在克服现有大规模低流量通信在应用中的不足，提供一种有效的大规模低流量的可靠无线广播的方法，利用semtech的sx1276/1278的LoRa芯片和一种类似CSMA/CA的ACK传输机制和优先级控制机制的MAC层设计及包括通信范围和优先级控制的网络层设计，进行通信实现，并具有可靠通信的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种大规模低流量数据访问的可靠无线广播方法
本专利技术提供一种大规模低流量数据访问的可靠无线广播方法，属于通信领域。
技术介绍
当移动蜂窝网络发展处于2G、3G和4G时代，对于需要广域覆盖的物联网应用来说，比如物流行业的车辆定位与跟踪，或者无人值守系统的故障监控，一般都采用传统的GPRS技术。但GPRS数据传输单元(DTU:DataTransferunit)的功耗和续航能力都不够理想，而且受限于GPRS网络的覆盖，对于没有GPRS信号就没法使用GPRS来传输数据了。在移动蜂窝网络面向物联网的新标准推出前，也有很多公司和组织开发了比GPRS更低功耗且容易部署的替代方案，一些方案目前正在被广泛应用中，比如LoRa，FSK等。FSK的主要优点是:实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。最常见的是用两个频率承载二进制1和0的双频FSK系统。缺点是通信距离较短，抗干扰能力较差，功耗较高。LoRa使用线性调频扩频调制技术，即保持了像FSK(频移键控)调制相同的低功耗特性，又明显地增加了通信距离，同时提高了网络效率并消除了干扰，即不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的是在克服现有大规模低流量通信在应用中的不足，提供一种有效的大规模低流量的可靠无线广播的方法，利用semtech的sx1276/1278的LoRa芯片和一种类似CSMA/CA的方法进行通信实现，并具有可靠通信的优势。附图说明图1为依据本专利技术系统结构示意图；图2为依据本专利技术的LoRa的CAD方式的接收图；图3为依据本专利技术的MAC层软件流程图；图4为依据本专利技术的可靠广播帧格式图；具体实施方式由图1所示，本专利技术分为三层，物理层是LoRa硬件，软件分为MAC层和网络层。一、物理层物理层使用的是LoRa(sx1276)芯片，功耗低，通信距离远，抗干扰能力强，可靠性高。LoRa软件使用CAD的方式进行接收数据。CAD模式用于周期性的探测信道活动性，当探测成功时再接收数据。此模式比阻塞接收模式更省电。二、MAC层MAC层使用了一种类似CSMA/CA的传输机制。1.传输机制当发送设备发送数据后，会等待接收设备返回的ACK帧，如果发送设备在设定的超时时间内收到ACK帧，则返回成功，否则这时会根据设置的重新发送次数自动重新发送，如果超过设置的最大次数会返回失败。接收设备收到数据后会通过地址信息过滤数据，和自己地址一致的数据就接收处理，否则丢弃。2.发送优先级的控制当有多个设备同时发送时，需要控制发送优先级防止冲突。发送优先级通过争用窗口来控制，在有众多的设备节点都想发送数据并且信道空闲时：先经过一个DIFS(DistributedInter-frameSpacing分布式帧间间隙)的时长，然后，每一个节点都产生一个随机的争用窗口(计时器)，进行倒计时，当先结束计时结束的节点进行数据的发送，其他节点冻结争用窗口，停止计时，并且记住剩余的时间，当该节点的数据发送完成，在经过一个DIFS的时间，其他节点的争用窗口重新启动并且开始计时，依次下去，直到所有的节点发送完毕。若节点在争用窗口计时结束后发送数据与其他节点发生冲突，则发生冲突的节点都随机产生一个争用窗口，继续进行倒计时。争用窗口时间计算公式如下：(随机数％(退避窗口系数*发送失败的次数))*退避单元系数软件中生成随机数使用的随机数的种子的是LoRa获取的rssi(ReceivedSignalStrengthIndication接收的信号强度指示)生成的随机种子。SIFS值设置为3。DIFS值设置为10。退避窗口系数设置为15。发送失败的次数最大值为14，如果达到15会归零。退避单元系数设置为4。软件实现流程见图3。三、网络层1.通信范围控制在使用多跳网络通信的情况下，可以设置多跳的跳数，用于控制数据传输效率。2.网络层发送优先级控制NET网络层支持了两级的优先级控制，通过两个消息队列来实现。当设备发送数据时，通过传入的优先级参数的不同把数据缓冲区的指针放入不同的消息队列，发送任务会优先发送高优先级消息队列的数据，当高优先级消息发送完毕后再发送低优先级的数据，提高了数据的可靠性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大规模低流量数据访问的可靠无线广播方法，其特征在于，包括：物理层LoRa硬件和软件MAC层与网络层。

【技术特征摘要】
1.一种大规模低流量数据访问的可靠无线广播方法，其特征在于，包括：物理层LoRa硬件和软件MAC层与网络层。2.根据权利要求1所述的物理层，其特征在于，使用的是LoRa(sx1276)芯片。3.根据权利要求1所述的软件MAC层，其特征在于，包含ACK传输机制和发送优先级控制。4.根据权利要求3所述的MAC层ACK传输机制，其特征在于，当发送设备发送数据后，会等待接收设备返回的ACK帧，如果发送设备在设定的超时时间内收到ACK帧，则返回成功，否则这时会根据设置的重新发送次数自动重新发送，如果超过设置的最大次数会返...

【专利技术属性】
技术研发人员：程强，
申请(专利权)人：博频云彩北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11