通信方法技术

在LoRa类型的网络中执行的通信方法，其中，终端通过网关集中的网关与服务器进行通信，每个网关与包括使用所述网关以与服务器进行通信的至少一个终端的终端集相关联。该方法使得第二网关能够在下行链路帧中中继由与第二网关不同的第一网关在上行链路帧中接收的消息的响应，即使第二网关没有接收到上行链路帧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通信方法本专利技术涉及一种在远程无线网络中执行并提供低能耗的通信方法，以及实现该方法的装置和系统。因特网逐渐转变成称为“物联网”的广域网，连接已经变得可连接的各种对象。于是，出现了网络方面的新要求，特别是对于具有比传统蜂窝网络更大的覆盖范围并使得限制所连接的设备的能耗成为可能的无线网络的要求。在这些提供低能耗的远程无线网络(“低功率广域网(LPWAN)”)中，可提及基于LoRa(注册商标)(“远程”)技术的网络。Lora技术在以术语“ISM”(工业、科学和医学)波带为人们所知的频带上运作，该频带包括：可自由用于工业、科学和医学应用的频带。Lora技术是基于扩频技术的，使得在特别嘈杂的ISM波带中获得具有良好鲁棒性的低比特率通信成为可能。基于LoRa技术的网络(下文称为“LoRa网络”)使用称为LoRaWAN的协议。LoRa网络由通常放置在高点上的基站或网关组成，以便覆盖大的地理区域。网关能够探测由设备或终端(“端点”)在它们的区域中发送的消息，并能够将消息传送到将对其进行处理的至少一个服务器(LoRa网络服务器(LNS))。在LoRa网络的常规功能中，希望向服务器传输消息(即，数据)的终端根据LoRaWAN协议在被称为上行链路帧的帧中传输该消息。上行链路帧以广播模式传输。该上行链路帧由至少一个网关接收。已经接收到该帧的每个网关对其进行解码，并在HTTP(超文本传输协议)请求中将该消息重新传输到服务器。如果多个网关已经接收到该帧，则服务器接收包含该消息的多个HTTP请求。然后，服务器必须在已经接收到上行链路帧的网关中指定将用于中继对包含在上行链路帧中的消息的响应的网关。响应在HTTP请求中从服务器传输到指定网关，然后在单播模式中，根据LoRaWAN协议在下行链路帧中从指定网关传输到终端。在LoRa网络的大多数实现中，所指定的网关是提供与发送上行链路帧的终端的最佳传输质量的网关。这些实现的一个缺点在于，对服务器与终端之间的上行链路帧的响应的中继通常是由相同的网关提供的，这可能导致这些网关的下行链路信道上的拥塞。LoRa网络的另一个特殊性在于，网关是在半双工模式下工作的设备。因此，网关不能同时发送和接收终端数据。这是因为对于可大约是-140dBm的接收电平，LoRa网关具有非常高的传输电平，大约+27dBm。传输电平与接收电平之间的这种差异意味着消息的传输将极大地干扰消息的同步接收，尽管传输和接收使用两个不同的频带。在使用在半双工模式下工作的网关方面的这种限制极大地损害了LoRa网络的性能。一种可能的解决方案将由将网关划分为传输部分和接收部分组成，并在地理上将这两个部分分开。该解决方案将使得这样排列的网关能够同时传输和接收(网关将因此成为在全双工模式下工作的设备)，这将造成两个部分之间同步的问题。这是因为由服务器指定的用于中继对已经接收到的消息的响应的网关必须在由服务器确定的时刻传输响应。该时刻由服务器通过将预定义的时间段添加到由所述网关接收包含消息的上行链路帧的时刻来计算。然而，以网关的接收部分的时间基准来计算传输时刻，在网关的传输部分与网关的接收部分之间没有同步的情况下，网关的接收部分的时间基准对于传输部分是未知的。通常通过在设备的每个项目中插入用于在公共时钟上同步的模块(诸如，GPS(全球定位系统)模块)来解决设备的远程项目之间的同步问题。然而，在每个网关中插入GPS模块将增加网络的成本和复杂性。希望克服现有技术的这些缺点。特别希望提出一种方法，该方法使得仅包括以半双工模式工作的网关的LoRa网络能够提供全双工功能，该全双工功能是在没有在每个网关中插入用于在公共时钟上同步的模块的情况下获得的。此外，希望该方法能够防止对来自终端的消息的响应的中继总是接近相同的网关。此外，还希望提出易于以低成本实现的方法。根据本专利技术的第一方面，本专利技术涉及在远程无线网络中执行并提供低能耗的通信方法，其中终端根据通信技术通过一组网关中的网关与服务器通信，这意味着，当服务器经由第一网关从终端接收消息时，它根据由所述第一网关接收所述消息的时刻，确定网关必须对所述消息的响应进行中继的时刻，每个网关与包括使用所述网关以与服务器进行通信的至少一个终端的一组终端相关联。该服务器所使用的方法包括：接收来自第一网关的请求，该请求包含由终端(被称为发送终端)在被称为上行链路帧的帧中发送的消息；确定与第一网关不同的第二网关，以用于中继目的在于发送终端的对所述消息的响应，在包括第一网关和至少一个第二网关的网关集合中的网关子集中确定第二网关，子集中的每个网关能够向终端中继对由所述子集中的任何其他网关接收的、所述终端在上行链路帧中发送的消息的响应，所述子集中的网关具有至少一个公共关联的终端，并且与所述发送终端关联；向第二网关发送包含所述响应的请求，所述响应在请求中指示的时刻由第二网关在被称为下行链路帧的帧中被重发到所述发送终端，所述时刻在第一网关的时间基准中被指示，第二网关考虑第一网关和第二网关之间的时钟差，以便在所述时刻发送下行链路帧。根据一个实施例，通信技术是LoRa技术，并且在网关和终端之间交换的每个帧都根据LoRaWAN协议。根据一个实施例，网关集包括多个网关子集，每个子集由运营商通过在服务器的控制下以预定周期周期性地执行的形成子集的自适应过程基于网关来形成，所基于的网关能够彼此独立，以便通过它们中的一个将对上行链路帧中接收的消息的响应在下行链路帧中进行中继。根据一个实施例，服务器向包括在子集中的每个网关发送所述子集的特征，所述子集的特征包括用于包括在所述子集中的每个网关的标识符和用于在子集中的网关之间共同关联的每个终端的标识符。根据一个实施例，形成子集的自适应过程包括：通过每个网关在最后的预定义周期期间已发送的下行链路帧的数量的递减顺序，或者通过每个网关在所述最后的预定义周期期间已接收的上行链路帧的数量的递减顺序，对所述网关集中的所述网关进行分类；遍历以其分类顺序进行分类的所述网关，并且对于每个网关，通过在最后的预定义周期期间由所述网关从所述终端接收的上行链路帧的数量的递减顺序对与所述网关相关联的每个终端进行分类；遍历以其所述分类顺序进行分类的所述网关，并且对于每个网关，根据所述网关定义网关子集，被称为基本网关的所述网关属于所述子集，定义所述子集包括：只要与所定义的所述网关子集相关联的第一终端集中的终端的数量高于与所述基本网关相关联的第二终端集中的终端的数量的预定义的百分比：在如此分类的尚未插入到所述子集中的所述网关当中，识别具有与所述基本网关最多数量的共同终端的网关；在所述子集中插入识别的网关，以及形成所述第一终端集作为所述第二终端集和与插入所述子集中的网关相关联的每个终端集之间的交集；以及从与如此分类的所述网关相关联的所述终端集中除去包括在所述第一终端集中的每个终端。根据一个实施例，当通过每个网关在所述最后的预定义周期期间已发送的下行链路帧的数量的递减顺序来对所述网关进行分类时，仅对在所述最后的预定义周期期间已发送了至少预定数量的下行链路帧的所述网关进行分类；以及当通过在所述最后的预定义周期期间每个网关已接收的上行链路帧的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.在长距离无线网络中执行并提供低能耗的通信方法，其中，终端根据通信技术通过网关集中的网关(11A、11b)与服务器(10)进行通信，当所述服务器经由第一网关从终端接收消息时，所述服务器根据由所述第一网关接收所述消息的时刻来确定网关必须对所述消息的响应进行中继的时刻，每个网关与终端集相关联，所述终端集包括使用所述网关以与所述服务器进行通信的至少一个终端，其特征在于，所述服务器使用的方法包括：/n接收(303)来自第一网关(11A)的请求，所述请求包含由被称为发送终端的终端(12)在被称为上行链路帧的帧中发送的消息；/n确定(304)与所述第一网关不同的第二网关(11B)，第二网关(11B)待被用于将对所述消息的响应中继到所述发送终端，在包括所述第一网关和至少一个第二网关的所述网关集中的网关子集中确定所述第二网关，所述子集中的每个网关能够将对终端在上行链路帧中传输的、由所述子集中的任何其它网关接收的消息的响应中继到所述终端，所述子集中的网关具有共同关联的至少一个终端并且与所述发送终端相关联，通过执行选择过程来确定所述第二网关，所述选择过程包括：/n响应于由终端在上行链路帧中传输消息，预先选择(700)与计数器值中的最低计数器值相关联的预定义的数量的网关，其中，所述计数器值与所述子集中的所述网关相关联，且所述计数器值表示由所述子集的所述网关传输的下行链路帧的数量；/n在预定义的数量的预选网关中选择(701，702)网关，所选择的网关与表示与所述发送终端的通信质量的、大于或等于预定义的质量阈值的值相关联，所选择的网关成为所述第二网关；/n将包含所述响应的请求传输(305)到所述第二网关，所述响应由所述第二网关在所述请求中指示的时刻处在被称为下行链路帧的帧中被重新传输(307)到所述发送终端，所述时刻在所述第一网关的时间基准中被指示，所述第二网关考虑所述第一网关与所述第二网关之间的时钟差以便在所述时刻传输下行链路帧。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180330 FR 1852801;20180523 FR 18543051.在长距离无线网络中执行并提供低能耗的通信方法，其中，终端根据通信技术通过网关集中的网关(11A、11b)与服务器(10)进行通信，当所述服务器经由第一网关从终端接收消息时，所述服务器根据由所述第一网关接收所述消息的时刻来确定网关必须对所述消息的响应进行中继的时刻，每个网关与终端集相关联，所述终端集包括使用所述网关以与所述服务器进行通信的至少一个终端，其特征在于，所述服务器使用的方法包括：
接收(303)来自第一网关(11A)的请求，所述请求包含由被称为发送终端的终端(12)在被称为上行链路帧的帧中发送的消息；
确定(304)与所述第一网关不同的第二网关(11B)，第二网关(11B)待被用于将对所述消息的响应中继到所述发送终端，在包括所述第一网关和至少一个第二网关的所述网关集中的网关子集中确定所述第二网关，所述子集中的每个网关能够将对终端在上行链路帧中传输的、由所述子集中的任何其它网关接收的消息的响应中继到所述终端，所述子集中的网关具有共同关联的至少一个终端并且与所述发送终端相关联，通过执行选择过程来确定所述第二网关，所述选择过程包括：
响应于由终端在上行链路帧中传输消息，预先选择(700)与计数器值中的最低计数器值相关联的预定义的数量的网关，其中，所述计数器值与所述子集中的所述网关相关联，且所述计数器值表示由所述子集的所述网关传输的下行链路帧的数量；
在预定义的数量的预选网关中选择(701，702)网关，所选择的网关与表示与所述发送终端的通信质量的、大于或等于预定义的质量阈值的值相关联，所选择的网关成为所述第二网关；
将包含所述响应的请求传输(305)到所述第二网关，所述响应由所述第二网关在所述请求中指示的时刻处在被称为下行链路帧的帧中被重新传输(307)到所述发送终端，所述时刻在所述第一网关的时间基准中被指示，所述第二网关考虑所述第一网关与所述第二网关之间的时钟差以便在所述时刻传输下行链路帧。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通信技术是LoRa技术，并且在网关与终端之间交换的每个帧都是根据LoRaWAN协议的。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述网关集包括多个网关子集，每个子集由运营商通过在所述服务器的控制下以预定周期周期性地执行的形成所述子集的自适应过程基于网关来形成，所基于的网关能够彼此独立，以便通过它们中的一个在下行链路帧中将对上行链路帧中接收的消息的响应进行中继。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述服务器向包括在子集中的每个网关传输所述子集的特征，所述子集的特征包括：包括在所述子集中的每个网关的标识符和在所述子集中的所述网关之间共同关联的每个终端的标识符。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，形成所述子集的所述自适应过程包括：
通过每个网关在最后的预定义周期期间已发送的下行链路帧的数量的递减顺序，或者通过每个网关在所述最后的预定义周期期间已接收的上行链路帧的数量的递减顺序，对所述网关集中的所述网关进行分类(501)；
遍历(502)以其分类顺序进行分类的所述网关，并且对于每个网关，通过在最后的预定义周期期间由所述网关从所述终端接收的上行链路帧的数量的递减顺序对与所述网关相关联的每个终端进行分类；
遍历(503)以其所述分类顺序进行分类的所述网关，并且对于每个网关，根据所述网关定义网关子集，所述网关被称为基本网关，且属于所述子集，定义所述子集包括：
只要与所定义的所述网关子集相关联的第一终端集中的终端的数量高于与所述基本网关相关联的第二终端集中的终端的数量的预定义的百分比(606):
在如此分类的尚未插入到所述子集中的所述网关当中，识别(603)具有与所述基本网关最多数量的共同终端的网关；
在所述子集中插入(604)识别的网关，以及
形成(605)所述第一终端集作为所述第二终端集和与插入所述子集中的网关相关联的每个终端集之间的交集；以及
从与如此分类的所述网关相关联的所述终端集中除去包括在所述第一终端集中的每个终端。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当通过每个网关在所述最后的预定义周期期间已发送的下行链路帧的数量的递减顺序来对所述网关进行分类时，仅对在所述最后的预定义周期期间已发送了至少预定数量的下行链路帧的所述网关进行分类；以及当通过在所述最后的预定义周期期间每个网关已接收的上行链路帧的数量的递减顺序来对所述网关进行分类时，仅对在所述最后的预定义周期期间已接收到至少预定数量的上行链路帧的所述网关进行分类。


7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，当网关已经被插入到根据一个基本网关形成的子集中时，这个网关不能被插入到根据所有其它基本网关形成的子集中。


8.根据权利要求5，6或7所述的方法，其特征在于，当所有分类的网关已经插入子集中时或者当所述网络中的所有所述终端都包括在与子集相关联的终端集中时，形成所述子集的所述自适应过程停止。


9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，存在于两个网关之间的所述时钟差由同步过程确定，所述同步过程由所述两个网关中的被称为发起网关的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨利·泰伯利，马克·勒古里瑞克，
申请(专利权)人：萨热姆通讯能源电信简易股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR