一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法技术

本发明专利技术涉及一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法，它包括以下步骤：步骤S1：LoRa终端进入初始化状态；步骤S2：LoRa终端执行信道侦听；步骤S3：LoRa终端执行退避机制；步骤S4：LoRa终端与LoRa网关执行握手机制；步骤S5、LoRa终端与LoRa网关进行数据交互。本发明专利技术基于载波侦听技术的LoRa组网方法在终端及网关之间增设了信道侦听以及退避机制，通过载波侦听，判断无线信道是否有数据传输，如果空闲，立刻进行通讯，避免了通过时隙的固定分配，造成了通讯时间的浪费，降低了通信时延。降低了通信时延。降低了通信时延。

【技术实现步骤摘要】
一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法


[0001]本专利技术属于通信组网
，具体涉及一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法。

技术介绍

[0002]LoRa是一种低功耗广域网中的通信技术，是Semtech公司专有的一种基于扩频技术且有着超远传输距离的无线通信技术。LoRa通信技术在国内的应用也十分广阔，主要应用领域包括物联网农业、工业物联网、智能无线抄表、机器人控制、安防系统、智慧城市等。
[0003]目前，LoRa通讯协议主要采用LoRaWan协议，LoRaWan根据不同的应用需求对终端设备在协议层面分为不同的Class，分别为Class A，Class B和Class C，每个终端设备只能实现一种，如附图1、2、3所示。
[0004]Class A类型为双向终端设备：终端设备在上行传输完成后，打开两个下行接收窗口，使得A类设备能够双向通信。终端设备自身决定发送时隙，时隙的选择与系统网络的通信需求相关。因为终端设备只在上行传送完成后，短时间的打开接收窗口进行下行通信，所以该类型的终端设备功耗是最低的，网关的所有下行链路都必须等待上行通信的完成，网关不能主动向终端发数据，必须等到终端上发了数据后才能给它下发数据，每次终端上行通信过后都会在一定延时后打开两个短暂接收窗口Rx1和Rx2，如果第一个窗口Rx1接收到了数据则不会再打开第二个接收窗口Rx2；
[0005]Class B具有特定接收窗口的双向终端设备，相较于Class A,Class B类型设备有着更多接收窗口，不同于Rx1、Rx2的随机接收窗口，B类设备是在一定时间内开启接收的窗口。为了确保节点在固定的时间段内开启接收的窗口，在两个信标之间终端周期性的打开接收窗口。Class B的窗口数目增多相应带来功耗的加强，且因为考虑到在固定接收窗口内才能进行下行通信，时延和复杂性都明显提高；
[0006]Class C类设备的接收窗口最大，Class C类型的设备会在数据传输完成之后一直打开接收窗口直到再次传输数据，与前两个类型相比C类型功耗更大，但是采用C类型，网关和节点之间下行通信的时延最小，简单意思就是一直把接收打开，只有发送数据时不能接收，其他时间都在接收，对于有线供电且不考虑低功耗的可以考虑这种方式，这种方式网关可以主动下发数据。
[0007]综上所述，现有的LoRaWan协议方法，无论是ClassA，ClassB还是ClassC的通讯协议，都是协议规定的上下行时隙来进行通讯，无法进行及时通讯，造成通讯延迟较大，对一些工业物联网、智慧城市等需要及时通讯的应用领域，无法满足需求。

技术实现思路

[0008]本专利技术目的是为了克服现有技术的不足而提供一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法。
[0009]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于载波侦听技术的LoRa组网
方法，它包括：
[0010]步骤S1：LoRa终端进入初始化状态；
[0011]步骤S2：LoRa终端执行信道侦听；
[0012]步骤S3：LoRa终端执行退避机制；
[0013]步骤S4：LoRa终端与LoRa网关执行握手机制；
[0014]步骤S5、LoRa终端与LoRa网关进行数据交互。
[0015]优化地，所述步骤S2中，只有当信道检测为空闲且时间持续DIFS时长才会进入步骤S3中运行退避机制。
[0016]优化地，所述步骤S3中，随机选择退避计数器Backoff，再一次检测信道是否被占用，如果信道被占用，将计数器挂起，等待信道空闲；如果信道未被占用，则执行步骤S4。
[0017]优化地，所述步骤S4中，LoRa终端发送RTS执行握手机制，并等待接收由LoRa网关发出的CTS反馈信号，如果没有收到LoRa网关发出的CTS反馈信号，则返回步骤S2，如果成功接收到LoRa网关发出的CTS反馈信号，则进入步骤S5进行数据交互。
[0018]优化地，所述步骤S5中，LoRa终端数据发送完毕之后，LoRa终端持续打开Rx接收窗口等待LoRa网关的ACK确认，如果超时没有接收到ACK应答则改变竞争窗口CW并回到步骤S2重新进行信道检测，如果收到LoRa网关的ACK回复则代表此次数据交互成功。
[0019]优化地，所述LoRa网关一直处于接收状态，只有向LoRa终端节点回复CTS和ACK时才会进入发送状态。
[0020]优化地，所述LoRa终端由一个LoRa模块SX1278和MCU芯片组成，LoRa模块SX1278既作发送信道，又作接收信道。
[0021]优化地，所述LoRa网关由两个LoRa模块SX1278和主控MCU芯片组成，其中一个LoRa模块SX1278作发送信道，另一个LoRa模块SX1278作接收信道。
[0022]由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
[0023]本专利技术基于载波侦听技术的LoRa组网方法在终端及网关之间增设了信道侦听以及退避机制，通过载波侦听，判断无线信道是否有数据传输，如果空闲，立刻进行通讯，避免了通过时隙的固定分配，造成了通讯时间的浪费，降低了通信时延。
附图说明
[0024]图1为本专利技术现有LoRa通信协议中ClassA的时序图；
[0025]图2为本专利技术现有LoRa通信协议中ClassB的时序图；
[0026]图3为本专利技术现有LoRa通信协议中ClassC的时序图。
[0027]图4为本专利技术的协议流程图；
[0028]图5为本专利技术LoRa终端节点架构图；
[0029]图6为本专利技术LoRa网关架构图；
[0030]图7为本专利技术LoRa终端状态切换图；
[0031]图8为本专利技术LoRa终端初始化流程图；
[0032]图9为本专利技术LoRa终端发送流程图；
[0033]图10为本专利技术LoRa网关初始化流程图；
[0034]图11为本专利技术LoRa网关下行通信流程图；
[0035]图12为本专利技术LoRa网关上行通信流程图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述。
[0037]如图1所示，为本专利技术基于载波侦听技术的LoRa组网方法的流程图，它包括以下步骤：
[0038]步骤S1：LoRa终端进入初始化状态；
[0039]LoRa终端主要功能是数据采集，通过Lora网络将数据发送到Lora网关，并且响应Lora网关的控制指令。如图5所示，为LoRa终端节点的架构图，LoRa终端主要由一个LoRa模块SX1278和低功耗MCU芯片并配合其它辅助模块组成，LoRa模块SX1278一侧连有天线，另一侧连有MCU芯片，既作发送信道，又作接收信道，发送与接收使用不同的信道(当用作发送信道时，LoRa模块SX1278通过天线向LoRa网关发送数据；当用作接收通道时，LoRa模块SX1278通过天线接收由LoRa网关发出的反馈数据)。MCU芯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法，其特征在于，它包括以下步骤：步骤S1：LoRa终端进入初始化状态；步骤S2：LoRa终端执行信道侦听；步骤S3：LoRa终端执行退避机制；步骤S4：LoRa终端与LoRa网关执行握手机制；步骤S5、LoRa终端与LoRa网关进行数据交互。2.根据权利要求1所述的一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法，其特征在于：所述步骤S2中，只有当信道检测为空闲且时间持续DIFS时长才会进入步骤S3中运行退避机制。3.根据权利要求1所述的一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法，其特征在于：所述步骤S3中，随机选择退避计数器Backoff，再一次检测信道是否被占用，如果信道被占用，将计数器挂起，等待信道空闲；如果信道未被占用，则执行步骤S4。4.根据权利要求1所述的一种基于载波侦听技术的LoRa组网方法，其特征在于：所述步骤S4中，LoRa终端发送RTS执行握手机制，并等待接收由LoRa网关发出的CTS反馈信号，如果没有收到LoRa网关发出的CTS反馈信号，则返回步骤S2，如果成功接收到LoRa网关发出的CTS反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：濮斌，苏静，王鑫，
申请(专利权)人：炬彦物联科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：