一种Lora无线网络及其参数优化、传输方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种Lora无线网络及其参数优化、传输方法及装置，通过控制接收窗口大小来提高LoRa并行传输的有效吞吐，本发明专利技术提供的方法不需要频繁交换控制信息，引入了一个新的并发传输模型来估计LoRa中网络参数不同时的下行链路PRR，并使用回归模型使结果更真实。然后，本发明专利技术提出了一种简单的优化算法，以选择节点能够接收确认的最佳接收窗口大小；实验结果表明，在48个节点以20％的占空比工作的LoRa并发传输中，本发明专利技术提供的数据传输方法可将有效吞吐提高70％，并将能耗降低30％。

Lora wireless network and its parameter optimization, transmission method and device

【技术实现步骤摘要】
一种Lora无线网络及其参数优化、传输方法及装置
本专利技术涉及数据传输方法，具体涉及一种Lora无线网络及其参数优化、传输方法及装置。
技术介绍
低功耗广域网在物联网中一直发挥着关键作用，Lora具有远距离，低功耗和支持并发传输的特性，使用并发机制可以显著提高Lora无线网络的吞吐，但是，根据在LoRa并发传输中进行的实际实验，大多数增加的吞吐并非有效吞吐，而是重传的数据包。频繁的重传数据包不仅浪费带宽，而且会带来更多的能量消耗，持续的上行并发传输可能会阻塞下行传输，并且下行传输的失败会导致重传，最终降低有效吞吐。如图1所示，三个节点随机将数据传输到网关，这些传输的结束时间因其开始时间，数据包长度和数据速率不同而有所不同。这些差异使得网关会为了接收上行传输而长期处于接收模式。当节点1完成其传输时，它将打开一个节点接收窗口(即RX1)以网关通过接收下行链路传输的确认字符数据(即ACK数据)，但是网关正忙于接收来自节点2的数据包故无法回复节点1，当节点2完成传输时，由于此时没有上行传输，网关将切换到发送模式(TX模式)以发送针对节点1的A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Lora无线网络参数优化方法，用于获得Lora无线网络中的任一类节点的优化后的网络参数，其中同一类节点的SF值相同，对于其中SF值为s的同一类节点，s∈[7,12]，所述的网络参数包括固定参数以及待优化参数，其特征在于，所述的方法按照以下步骤执行：/n步骤A、获得待优化节点的固定参数，所述的固定参数包括节点个数、节点占空比、数据包长度、第一接收窗口RX

【技术特征摘要】
1.一种Lora无线网络参数优化方法，用于获得Lora无线网络中的任一类节点的优化后的网络参数，其中同一类节点的SF值相同，对于其中SF值为s的同一类节点，s∈[7,12]，所述的网络参数包括固定参数以及待优化参数，其特征在于，所述的方法按照以下步骤执行：
步骤A、获得待优化节点的固定参数，所述的固定参数包括节点个数、节点占空比、数据包长度、第一接收窗口RX1延迟时间；
步骤B、从待优化参数大小的初始值开始以固定步长Δ调整待优化参数大小至待优化参数大小的上限或下限，获得多个待优化参数；
所述的待优化参数包括第一接收窗口RX1大小、第二接收窗口RX2大小以及第二接收窗口RX2延迟时间；其中第一接收窗口RX1大小与第二接收窗口RX2大小相同；
步骤C、将步骤B获得的多个待优化参数与步骤A获得的固定参数组合，获得多组网络参数；
步骤D、采用式III获得步骤C中每一组网络参数下待优化节点的能耗：



其中pr(k)表示当前网络参数下节点在第k次重传时在接收窗口r接收到ACK数据的概率，k＝1,2,…,K，K为最大重传次数，K为正整数；e表示待优化节点的默认能耗；
其中当前网络参数下节点在第k次重传时在接收窗口r接收到ACK数据的概率pr(k)采用式II获得：



其中表示当前网络参数下SF值为s的同一类节点接收窗口r接收到网关回复的概率，表示当前网络参数下SF值为s的同一类节点在第一接收窗口cr1接收到网关回复的概率，表示当前网络参数下SF值为s的同一类节点在第二接收窗口cr2接收到网关回复的概率；
将能耗大于能耗阈值的网络参数从步骤C获得的多组网络参数中删除，获得多组符合能耗要求的网络参数；
步骤E、获得每组符合能耗要求的网络参数对应的理论包接收率，获得待优化节点的多个理论包接收率；
步骤F、将步骤E获得的待优化节点的每个理论包接收率输入至包接收率回归模型，获得待优化节点的回归后的包接收率；
所述的包接收率回归模型由多组实验网络参数对应的多个理论包接收率以及多个实际包接收率训练回归模型获得；
步骤G、将步骤F获得的所有待优化节点的回归后的包接收率中数值最大的回归后的包接收率对应的符合能耗要求的网络参数作为待优化节点优化后的网络参数，结束。


2.如权利要求1所述的Lora无线网络参数优化方法，其特征在于，所述的步骤E中采用式I获得任一组符合能耗要求的网络参数对应的理论包接收率：



其中pr(k)表示当前网络参数下节点在第k次重传时在接收窗口r接收到ACK数据的概率，k＝1,2,…,K，K为最大重传次数，K为正整数。


3.如权利要求1所述的Lora无线网络参数优化方法，其特征在于，所述的回归模型为mediumTree模型。


4.一种Lora无线网络数据传输方法，其特征在于，利用优化后的Lora无线网络进行数据传输，所述的优化后的Lora无线网络采用权利要求1-3任一项权利要求所述的Lora无线网络参数优化方法对当前Lora无线网络中SF值相同的节点进行优化后获得。


5.一种Lora无线网络参数优化装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丹，张楠楠，丁娜娜，张晶，刘宝英，陈晓江，房鼎益，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61