一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法技术

本发明专利技术公开了一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法，包括以下步骤：S1、通过出厂参数或者入网交互信息指定Lora节点在应用场景下的数据上报间隔；S2、Lora节点通过入网交互信息获取通信信道参数和网络时间；S3、根据信道参数和网络信标时间计算即时发送基准时间和定时发送基准时间。TDMA的机制确保Lora节点使用定时发送时区分时上报正常业务数据，避免了撞包；CSMA的机制则为少量的告警或者紧急数据提供竞争时隙，侦听信道空闲后，即可使用随机发送时隙发送，确保了紧急数据的低延时传输。

Lora communication method based on TDMA and CSMA

【技术实现步骤摘要】
一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法。
技术介绍
Lora是一种适合于低功耗，低成本，远距离物联网应用的非授权频段技术。LoraWan是由Lora联盟推出的一种基于Lora技术的低功耗广域网通信协议。支持LoraWan协议的终端使用aloha协议发送数据，易撞包，信道利用率低；纯粹的时分多址机制，虽可以避免撞包，但对于需要即时发送的数据，易产生较大的延时。在一些物联网采集的应用场景中，不仅需要定时上报采集数据，也有在异常情况下即时发送报警数据的需求。因此，亟需一种既可以避免撞包、提高信道利用率、又可以实现对紧急数据低延时传输的Lora通信方法。
技术实现思路
为解决现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术提供一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法，包括以下步骤：S1、通过出厂参数或入网交互信息指定Lora节点在应用场景下的数据上报间隔repIntev；S2、Lora节点通过入网交互信息获取通信信道参数和网络时间，其中包括信道二级地址secondAddr和数据速率datarate，下次的信标帧时间点beaconTime和信标帧计数器值Counter，beaconTime的单位为ms，Counter的取值范围0～2M-1(M＞0)；S3、计算即时发送基准时间RandomTxBasedTime,定时发送基准时间TimedTxBasedTime；1个信标周期BeaconPeriod划分为2N(N＞0)个业务周期BusiPeriod；业务周期被划分为3种时隙，包括接收时隙RxArea、定时发送时隙TimedTxArea、即时发送时隙RandomTxArea；即时发送基准时间RandomTxBasedTime：RandomTxBasedTime＝BeaconTime+BeaconArea+2datarate*(RxArea+TimedTxArea)根据数据上报间隔repIntev计算定时上报周期TimedTxPeriod，上行业务周期根据repIntev动态调整，且为信标周期的2f倍，若repIntev值为零，则代表产生应用数据后需要立即发送；TimedTxPeriod＝2f*BeaconPeriod(f∈[0,M])；f的取值根据以下条件获得：S31、如果repIntev≤BeaconPeriod；则f＝0；S32、如果BeaconPeriod＜repIntev≤2M*BeaconPeriod；则f的取值满足条件2(f-1)*BeaconPeriod＜repIntev≤2f*BeaconPeriod；S33、如果repIntev＞2M*BeaconPeriod；则f＝M；根据上述计算所得TimedTxPeriod，以及下次信标帧时刻BeaconTime，Counter值和被分配信道下的数据速率datarate，在Counter％2f≠0的条件下，计算上行定时发送基准时间：TimedTxBasedTime＝BeaconTime+(2f-(Counter％2f))*BeaconPeriod+(secondAddr/2N-datarate)*BeaconPeriod+(secondAddr％2N-datarate)*(2datarate*BusiPeriod)+BeaconArea+2datarate*RxArea(datarate∈[0,2])在Counter％2f＝0的条件下，计算上行定时发送基准时间：TimedTxBasedTime＝BeaconTime+(secondAddr/2N-datarate)*BeaconPeriod+(secondAddr％2N-datarate)*(2datarate*BusiPeriod)+BeaconArea+2datarate*RxArea(datarate∈[0,2])。作为本专利技术的一种优选技术方案，还包括以下步骤：S4、定时数据上报，根据当前时间CurrTime，上行定时发送基准时间TimedTxBasedTime和定时上报周期TimedTxPeriod计算数据上报延时时间TimedTxDelay：如果CurrTime≤TimedTxBasedTime，则TimedTxDelay＝TimedTxBasedTime﹣CurrTime；如果CurrTime＞TimedTxBasedTime,则TimedTxDelay＝TimedTxPeriod﹣(CurrTime﹣TimedTxBasedTime)％TimedTxPeriod；设置发送定时器TimedTxDealy时间后唤醒，在TimedTxDelay时区内，设置Lora射频芯片为休眠模式，允许MCU休眠；定时器唤醒后首先打开Lora射频芯片的CAD功能，侦听待使用信道下有无Lora信号，如没有Lora信号，则发送缓冲区数据；如有Lora信号，放弃本次发送，使用即时发送时区RandomTxArea发送缓冲数据，数据发送机制如步骤S5所述。作为本专利技术的一种优选技术方案，还包括以下步骤：S5、紧急数据或告警信息上报，根据当前时间CurrTime，上行随机发送基准时间RandomTxBasedTime，信道业务业务周期2datarate*BusiPeriod等参数，计算随机发送延时RandomTxDelay:如果CurrTime≤RandomTxBasedTime，则RandomTxDelay＝RandomTxBasedTime﹣CurrTime；如果CurrTime＞RandomTxBasedTime,则首先判断当前时刻是否处于信标周期内的最后1个随机发送时隙，记当前所处随机发送时隙的编号为RandomTxSlotNum,记单个信标周期内包含的随机发送时隙的总数为RandomTxSlotSum；其中：RandomTxSlotSum＝2N﹣datarate；RandomTxSlotNum＝[((CurrTime﹣RandomTxBasedTime)％BeaconPeriod)/(2datarate*BusiPeriod)]；如果RandomTxSlotNum≥RandomTxSlotSum，则RandomTxDelay＝BeaconPeriod﹣(CurrTime﹣RandomTxBasedTime)％BeaconPeriod；如果RandomTxSlotNum＜RandomTxSlotSum，则RandomTxDelay＝2datarate*BusiPeriod﹣((CurrTime﹣RandomTxBasedTime)％BeaconPeriod)％(2datarateBusiPeriod)设置发送定时器R本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1、通过出厂参数或入网交互信息指定Lora节点在应用场景下的数据上报间隔repIntev；/nS2、Lora节点通过入网交互信息获取通信信道参数和网路时间，其中包括信道二级地址secondAddr和数据速率datarate，下次的信标帧时间点beaconTime和信标帧计数器值Counter，beaconTime的单位为ms，Counter的取值范围0～2

【技术特征摘要】
1.一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过出厂参数或入网交互信息指定Lora节点在应用场景下的数据上报间隔repIntev；
S2、Lora节点通过入网交互信息获取通信信道参数和网路时间，其中包括信道二级地址secondAddr和数据速率datarate，下次的信标帧时间点beaconTime和信标帧计数器值Counter，beaconTime的单位为ms，Counter的取值范围0～2M﹣1(M＞0)；
S3、计算即时发送基准时间RandomTxBasedTime,定时发送基准时间TimedTxBasedTime；1个信标周期BeaconPeriod划分为2N(N＞0)个业务周期BusiPeriod；业务周期BusiPeriod被划分为3种时隙，包括接收时隙RxArea、定时发送时隙TimedTxArea、即时发送时隙RandomTxArea；
即时发送基准时间：
RandomTxBasedTime＝BeaconTime+BeaconArea+2datarate*(RxArea+TimedTxArea)
根据数据上报间隔repIntev计算定时上报周期TimedTxPeriod，上行业务周期根据repIntev动态调整，且为信标周期的2f倍，若repIntev值为零，则代表产生应用数据后需要立即发送；
TimedTxPeriod＝2f*BeaconPeriod(f∈[0,M])；f的取值根据以下条件获得：
S31、如果repIntev≤BeaconPeriod；则f＝0；
S32、如果BeaconPeriod＜repIntev≤2M*BeaconPeriod；则f的取值满足条件2(f-1)*BeaconPeriod＜repIntev≤2f*BeaconPeriod；
S33、如果repIntev＞2M*BeaconPeriod；则f＝M；
根据上述计算所得TimedTxPeriod，下次信标帧的时刻BeaconTime，Counter值和被分配信道下的数据速率datarate，在Counter％2f≠0的条件下，计算上行定时发送基准时间：
TimedTxBasedTime＝BeaconTime+(2f-(Counter％2f))*BeaconPeriod+(secondAddr/2N-datarate)*BeaconPeriod+(secondAddr％2N-datarate)*(2datarate*BusiPeriod)+BeaconArea+2datarate*RxArea(datarate∈[0,2])
在Counter％2f＝0的条件下，计算上行定时发送基准时间：
TimedTxBasedTime＝BeaconTime+(secondAddr/2N-datarate)*BeaconPeriod+(secondAddr％2N-datarate)*(2datarate*BusiPeriod)+BeaconArea+RxArea*2datarate(datarate∈[0,2])。


2.根据权利要求1所述的一种TDMA与CSMA机制相结合的Lora通信方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S4、定时数据上报，根据当前时间CurrTime，...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘长城，刘军，唐健乔，倪申翔，杜存功，郭皓捷，刘峰，严俊生，
申请(专利权)人：中科芯集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32