一种支持实时可靠业务的广域物联网组网方法与系统技术方案

一种支持实时可靠业务的广域物联网组网方法与系统，包括基于该方法构建的IoT系统；IoT系统包括IoT终端节点、IoT网关和IoT云端系统三部分。采用双物理信道，并在两个物理信道上设计介质访问控制机制，即MAC机制。物理信道为符合国家相关规范要求的免授权ISM信道；信道采用多种不同的物理层调制技术，包括但不限于Chirp调制LoRa信道和OFDM调制信道。在两个物理信中，一个信道为A信道，另外一个信道为T信道；A信道和T信道采用不同的MAC机制。本发明专利技术，使用便利、具有商业价值，能够适应工业场景严苛需求的无线组网技术，能改善工业物联网的应用现状，并促进工业物联网向更广泛、更深入的方向进一步发展。

【技术实现步骤摘要】
一种支持实时可靠业务的广域物联网组网方法与系统
本专利技术涉及物联网(IoT)技术领领域，尤其涉及一种支持实时可靠业务的广域物联网组网方法与系统。
技术介绍
物联网技术正在构建人类社会生产生活的新基础。今天，从智能穿戴，到智慧家居，到智慧城市，到工业4.0，许多行业正在向着更高效，更便利，更健康的方向发展，而物联网技术为所有这些变革提供了技术基础。另一方面，与高度成熟和高度统一的互联网技术不同的是，物联网技术在不同行业和不同场景中呈现出差异化、场景化的特点。例如，穿戴IoT和智慧城市IoT就在功耗、带宽、覆盖范围等指标上存在巨大差异。这些场景差异吸引了许多不同背景科研和工程人员的努力，许多相关技术得到了发展。在这些多样化的场景中，工业物联网代表了一类典型的需求。其联网通信的参与者为大量的工业设备，设备之间的频繁联系带来了较高的通信负载，同时，设备要求其通信必须高度可靠而且必须在限定时间内完成。其中，一些属于设备或过程异常告警的事件，要求在极短的时间内被响应。工业物联网及其所代表的联网需求给物联网设计提出了挑战。其中，尤以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支持实时可靠业务的广域物联网组网方法，其特征在于，包括基于该方法构建的IoT系统；IoT系统包括IoT终端节点、IoT网关和IoT云端系统三部分。/n

【技术特征摘要】
1.一种支持实时可靠业务的广域物联网组网方法，其特征在于，包括基于该方法构建的IoT系统；IoT系统包括IoT终端节点、IoT网关和IoT云端系统三部分。


2.根据权利要求1所述的支持实时可靠业务的广域物联网组网方法，其特征在于：1)IoT网络采用双物理信道设计，其中一个信道为A信道，另外一个信道为T信道；2)A信道和T信道采用不同的介质访问控制MAC机制，以提供不同的信道接入实时性和容量特征，3)物理信道为符合国家相关规范要求的免授权ISM信道，信道物理调制可以采用多种不同的技术，例如Chirp调制LoRa信道和OFDM调制信道。


3.根据权利要求2所述的支持实时可靠业务的广域物联网组网方法，其特征在于，节点基于消息类型、入网状态和消息优先级，对A信道和T信道进行选择。
节点在访问A信道之前，必须进行CCA空信道评估过程。如果CCA报告信道忙，则节点必须退避，随机等待一段时间后才能重新尝试访问A信道。节点访问A信道的CCA过程和退避过程，均采用随机同步优先级算法，使不同优先级的消息具有不同的响应延迟。
节点和网关在T信道采用无冲突方式接入，通过预分配和动态分配技术，实现无冲突自适应TDMA接入。


4.根据权利要求2、3所述的支持实时可靠业务的广域物联网组网方法，其特征在于，节点为上行数据消息定义多种不同优先级，不失一般性，设置0、1、2、3四种优先级，其数字越大，代表优先级越高。
节点执行基于优先级的随机同步算法对上行消息进行调度，包含以下操作步骤：
S1：节点访问A信道之前，先通过网关Beacon实现全网时钟同步；
S2：定义Talign为最小CCA时间单位；Talign与物理层完成一个最小物理帧所需TOA(空口时间TimeOverAir)相当；
S3：节点计算Tcca和Bcca参数，依如下公式：
Tcca＝(Talign×Snext，Talign×(Snext+LCpri+rand％UCpri))；
Bcca＝Talign×(LBpri+rand％UBpri)；
其中，Snext为依据当前同步时间和时隙单位Talign计算的下一个时隙ID；
rand为随机数；
LCpri和UCpri为消息优先级pri相关参数；
LCpri和UCpri决定某个优先级消息最短和最长的CCA探测时间；
LBpri和UBpri决定A信道冲突时消息再次发送的最小和最大等待时间
不失一般性，对于优先级0-4，LCpri参考取值为4，3，2，1，UCpri参考取值为16，8，4，1；
LBpri和UBpri可以分别取LCpri和UCpri的N倍数；具体对N的选择与网络节点数和业务特点相关；
S3：在Tcca和Bcca基础上节点在Tcca时间窗内连续CCA探测；
如果，未探测到信道活动，则节点可以在Tcca结束后立即启动A信道发送；
反之，如果探测到信道活动，则节点应该等待Bcca之后再次启动A信道接入过程。


5.根据权利要求2、3所述的支持实时可靠业务的广域物联网组网方法，其特征在于，网关和终端在T信道构成一个同步系统；网关在系统中作为唯一时钟源，通过T信道周期性的发送Beacon信息；Beacon信息包含网关时钟信息和其他必要的网络定义参数。另一方面，终端节点通过扫描网关Beacon的方式与网关建立时间同步，并周期性的评估和修正与网关之间的时钟误差。


6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚理，许国剑，张亚顺，郑邦才，杨春宝，燕奎，张卫平，
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