基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法及系统与流程

本发明涉及一种物联网设备的漫游通信方法及系统，尤其涉及一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法及系统。

背景技术：

LoRa是由升特公司发布的一种专用于无线电调制解调的技术，LoRa融合了数字扩频、数字信号处理和前向纠错编码技术，拥有前所未有的性能。此前，只有那些高等级的工业无线电通信会融合这些技术，而随着LoRa的引入，嵌入式无线通信领域的局面发生了彻底的改变。LoRa技术的最大传输距离可至20公里，电池供电设备的典型工作寿命可达10年。LoRa技术可以简化设备、用户、网络之间的交互，并提供标准。系统的架构采用星型结构，其中，网关启动一个透明的桥接作用，可以在终端设备和中央网络服务器之间实现消息传递。网关通过标准的IP连接到服务器，设备通过单跳给单个或多个网关，实现无线通信。前端设备与网关之间的通信可以通过不同的频道或数据速率建立，速率可以事先协商确认。LoRa的通信速率在0.3kbps t到50kbps，为了节省电池续航时间，可以通过自适应速率机制(ADR)来做到最大化地省电。

众所周知，漫游是移动电话用户常用的一个术语。指的是蜂窝移动电话的用户在离开本地区或本国时，仍可以在其他一些地区或国家继续使用他们的移动电话手机。而物联网领域，基本上很少有设备可以实现漫游联网的功能，主要原因是因为，设备端的应用场景相对固定，没有漫游的需求。而近年来，随着低功耗广域网(LPWAN)的应用普及，物联网前端节点设备越来越具有移动特性，例如车载应用的设备，需要与部署在各不同地域的物联网基站路由器实现无缝通信。这些部署在不同区域的基站路由器可能被不同的运营商所有，因此，当用户的设备在跨越这些区域时，将无法实现数据的连接通信，因此非常有必要实现不同运营商之间的互联互通。本发明这是基于此需求，提出的基于LoRa技术的一种物联网设备的漫游通信方法。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法及系统，克服现有技术在物联网领域不具备漫游通信的方法，大大限制物联网的应用和发展的技术问题。

本发明的技术方案是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法，包括如下步骤：

节点设备向第二LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求：节点设备向第二LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，包括发送第一LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识和节点设备ID标识；

向第一LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求：第二LoRa网络运营商的物联网络向节点设备的第一LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，包括发送节点设备ID标识、第二LoRa网络运营商的物联网络的设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；

向入网服务器发起入网请求：第一LoRa网络运营商的物联网络向入网服务器发起入网请求，包括发送节点设备ID标识、第一LoRa网络运营商的物联网络的设备接入地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；

入网请求响应：入网服务器经过检验鉴权通过之后，向第一LoRa网络运营商的物联网络发送允许入网的请求响应，第一LoRa网络运营商的物联网络再向第二LoRa网络运营商的物联网络发送许可入网信息；

响应接入：第二LoRa网络运营商的物联网络向节点设备发送节点设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、节点设备的通信参数，节点设备接入第二LoRa网络运营商的物联网络。

本发明的进一步技术方案是：所述节点设备的通信参数包括节点设备的接收参数及节点设备的频点通道值。

本发明的进一步技术方案是：所述许可入网信息包括网络会话密钥。

本发明的技术方案是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法，包括如下步骤：

上报数据：节点设备广播上报数据；

接收数据：第二LoRa网络运营商的物联网络接收上报数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络；

接收转发数据：第一LoRa网络运营商的物联网络接收第二LoRa网络运营商的物联网络转发的数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据上传到应用服务器。

本发明的进一步技术方案是：在接收转发数据步骤中，还包括去除冗余数据。

本发明的技术方案是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信系统，包括节点设备、与所述节点设备进行通信的第一LoRa网络运营商的物联网络、第二LoRa网络运营商的物联网络、入网服务器，所述节点设备包括第一入网请求模块、连网模块，所述第二LoRa网络运营商的物联网络包括第二入网请求模块、第二入网响应模块，所述第一LoRa网络运营商的物联网络包括第三入网请求模块、第一入网响应模块，所述入网服务器包括请求响应模块，所述第一入网请求模块向第二LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，包括发送第一LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识和节点设备ID标识，第二入网请求模块向第一LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，包括发送节点设备ID标识、第二LoRa网络运营商的物联网络的设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；所述第三入网请求模块向入网服务器发起入网请求，包括发送节点设备ID标识、第一LoRa网络运营商的物联网络的设备接入地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；所述请求响应模块经过检验鉴权通过之后，向第一LoRa网络运营商的物联网络发送允许入网的请求响应，所述第二入网响应模块再向第二LoRa网络运营商的物联网络发送许可入网信息；所述第二入网响应模块向节点设备发送节点设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、节点设备的通信参数，所述连网模块接入第二LoRa网络运营商的物联网络。

本发明的进一步技术方案是：所述节点设备的通信参数包括节点设备的接收参数及节点设备的频点通道值。

本发明的进一步技术方案是：所述许可入网信息包括网络会话密钥。

本发明的技术方案是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信系统，包括节点设备、与所述节点设备进行通信的第一LoRa网络运营商的物联网络、与所述第一LoRa网络运营商的物联网络配合的第一服务器、第二LoRa网络运营商的物联网络、与所述第二LoRa网络运营商的物联网络配合的第二服务器，所述第一LoRa网络运营商的物联网络包括第一数据接收模块、第一数据上传模块，所述第一服务器包括第一检验模块，所述第二LoRa网络运营商的物联网络包括第二数据接收模块、转发模块，所述第二服务器包括第二检验模块，所述节点设备广播上报数据，所述第二数据接收模块接收上报数据并上传到所述第二服务器，所述第二检验模块校验数据的合法性，所述转发模块将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络；所述第一数据接收模块接收第二LoRa网络运营商的物联网络转发的数据，所述第二检验模块校验数据的合法性，所述第一数据上传模块将检验合法的数据上传到第一服务器。

本发明的进一步技术方案是：所述第一LoRa网络运营商的物联网络还包括去除冗余数据的冗余数据去除模块。

本发明的技术效果是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法及系统，节点设备向第二LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，包括发送第一LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识和节点设备ID标识；第二LoRa网络运营商的物联网络向节点设备的第一LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，包括发送节点设备ID标识、第二LoRa网络运营商的物联网络的设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；第一LoRa网络运营商的物联网络向入网服务器发起入网请求，包括发送节点设备ID标识、第一LoRa网络运营商的物联网络的设备接入地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；入网服务器经过检验鉴权通过之后，向第一LoRa网络运营商的物联网络发送允许入网的请求响应，第一LoRa网络运营商的物联网络再向第二LoRa网络运营商的物联网络发送许可入网信息；第二LoRa网络运营商的物联网络向节点设备发送节点设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、节点设备的通信参数，节点设备接入第二LoRa网络运营商的物联网络。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明一种方式的结构示意图。

图3为本发明的一种原理示意图。

图4为本发明另一种方式的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1、图2所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法，包括如下步骤：

用户的节点设备在不同运营商的物联网络中时，通过本发明技术方案实现节点设备在不同运营商物联网络中的漫游。本发明所说的漫游指的是用户的物联网设备，该设备的显著特点是具有移动性，可以在不同的物联网运营商网络中，仍能保持与签约运营商保持移动通信。当用户的设备在自己的运营商网络区域内，不需要漫游机制，在该区域内，用户设备可以自由与后台的各接入点登录，实现与后台的数据交互和服务。运营商可以提供给用户的设备数据通信、设备鉴权、设备激活，用户服务收费，设备数据的可视化、API接口等各种服务。当用户的设备在合作运营商物联网络A和合作运营商物联网络B中，则运营商网络之间需要采取特别的机制，来保证用户的设备可以漫游，从而实现和签约运营商后台的通信服务。为了保证服务的可靠，各运营商物联网络之间可能会产生不同的漫游服务费。漫游机制一旦生效之后，用户的设备在不同的运营商物联网络中，可以实现设备与服务后台的正常数据通信，用户完全感觉不到运营商网络的切换，可以非常方便地给用户提供数据通信服务。

节点设备向第二LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求：节点设备通过射频天线向第二LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，包括发送第一LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识和节点设备ID标识。

具体实施过程如下：当节点设备完全处于另外某个独立的第二LoRa网络运营商的物联网络中，节点设备向第二LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，该入网请求信息包括第一LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识和节点设备ID标识。通过该步骤，使第二LoRa网络运营商的物联网络能识别第一LoRa网络运营商的物联网络，从而为后续建立连接做准备。所谓第一LoRa网络运营商的物联网络2指先前能与所述节点设备1进行正常通信的物联网络。

向第一LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，具体实施过程如下：第二LoRa网络运营商的物联网络向节点设备的第一LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，包括发送节点设备ID标识、第二LoRa网络运营商的物联网络的设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数。通过向节点设备所属的第一LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，使第二LoRa网络运营商的物联网络和第一LoRa网络运营商的物联网络建立起网络连接，并请求获取需要接收的节点设备的通信参数。

向入网服务器发起入网请求，具体实施过程如下：第一LoRa网络运营商的物联网络向入网服务器发起入网请求，包括发送节点设备ID标识、第一LoRa网络运营商的物联网络的设备接入地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数。第一LoRa网络运营商的物联网络通过向入网服务器发起入网请求，根据节点设备ID标识获取节点设备的通信参数。

入网请求响应：入网服务器经过检验鉴权通过之后，向第一LoRa网络运营商的物联网络发送允许入网的请求响应，第一LoRa网络运营商的物联网络再向第二LoRa网络运营商的物联网络发送许可入网信息。具体实施例中，所述许可入网信息包括网络会话密钥。

响应接入：第二LoRa网络运营商的物联网络向节点设备发送节点设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、节点设备的通信参数，节点设备接入第二LoRa网络运营商的物联网络。具体实施例中，所述节点设备的通信参数包括节点设备的接收参数及节点设备的频点通道值。

如图3所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法，包括如下步骤：

上报数据：节点设备广播上报数据。

具体实施过程如下：节点设备通过射频天线以一定的频率广播上传数据。

接收数据：第二LoRa网络运营商的物联网络接收上报数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络。

具体实施过程如下：由于节点设备同时处于第一LoRa网络运营商的物联网络和第二LoRa网络运营商的物联网络中，第二LoRa网络运营商的物联网络接收上报数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络。校验数据的合法性具体方式是：若第二LoRa网络运营商的物联网络许可第一LoRa网络运营商的物联网络的数据，则校验该数据合法，否则，该数据不合法。第二LoRa网络运营商的物联网络将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络。

接收转发数据：第一LoRa网络运营商的物联网络接收第二LoRa网络运营商的物联网络转发的数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据上传到应用服务器。

具体实施过程如下：由于节点设备同时处于第一LoRa网络运营商的物联网络和第二LoRa网络运营商的物联网络中，第一LoRa网络运营商的物联网络接收第二LoRa网络运营商的物联网络转发的数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据上传到应用服务器。校验数据的合法性具体方式是：若第一LoRa网络运营商的物联网络许可验证该数据是否是本网络中的节点设备发送的数据，若是，则校验该数据合法，否则，该数据不合法。

本发明的优选实施方式是：由于节点设备同时处于第一LoRa网络运营商的物联网络和第二LoRa网络运营商的物联网络中，第一LoRa网络运营商的物联网络本身也在上传数据，若第二LoRa网络运营商的物联网络转发的数据，第一LoRa网络运营商的物联网络已经上传，则数据产生了冗余重复，因此，为节省资源，校验数据合法后，再验证数据是否冗余，去除冗余数据，然后上传。

如图1、图2所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信系统，包括节点设备1、与所述节点设备1进行通信的第一LoRa网络运营商的物联网络2、第二LoRa网络运营商的物联网络3、入网服务器4，所述节点设备1包括第一入网请求模块11、连网模块12，所述第二LoRa网络运营商的物联网络3包括第二入网请求模块31、第二入网响应模块32，所述第一LoRa网络运营商的物联网络2包括第三入网请求模块21、第一入网响应模块22，所述入网服务器4包括请求响应模块41，所述第一入网请求11模块向第二LoRa网络运营商的物联网络3发送入网请求，同时发送第一LoRa网络运营商的物联网络2的网络ID标识和节点设备ID标识，第二入网请求模块31向第一LoRa网络运营商的物联网络2发送入网请求，发送节点设备ID标识、第二LoRa网络运营商的物联网络3的设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络3的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；所述第三入网请求模块21向入网服务器4发起入网请求：发送节点设备ID标识、第一LoRa网络运营商的物联网络2的设备接入地址、第二LoRa网络运营商的物联网络3的网络ID标识、需要接收的节点设备1的通信参数；所述请求响应模块41经过检验鉴权通过之后，向第一LoRa网络运营商的物联网络2发送允许入网的请求响应，所述第二入网响应模块32再向第二LoRa网络运营商的物联网络3发送许可入网信息；所述第二入网响应模块32向节点设备1发送节点设备1接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络3的网络ID标识、节点设备1的通信参数，所述连网模块12接入第二LoRa网络运营商的物联网络3。

如图1、图2所示，具体实施过程如下；当节点设备1完全处于另外某个独立的第二LoRa网络运营商的物联网络3中，节点设备1向第二LoRa网络运营商的物联网络3发送入网请求，该入网请求信息包括第一LoRa网络运营商的物联网络2的网络ID标识和节点设备ID标识。通过该步骤，使第二LoRa网络运营商的物联网络3能识别第一LoRa网络运营商的物联网络2，从而为后续建立连接做准备。第二LoRa网络运营商的物联网络3向节点设备的第一LoRa网络运营商的物联网络2发送入网请求，包括发送节点设备1ID标识、第二LoRa网络运营商的物联网络3的设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络3的网络ID标识、需要接收的节点设备1的通信参数。通过向节点设备所属的第一LoRa网络运营商的物联网络2发送入网请求，使第二LoRa网络运营商的物联网络3和第一LoRa网络运营商的物联网络2建立起网络连接，并请求获取需要接收的节点设备1的通信参数。第一LoRa网络运营商的物联网络2向入网服务器4发起入网请求，包括发送节点设备ID标识、第一LoRa网络运营商的物联网络2的设备接入地址、第二LoRa网络运营商的物联网络3的网络ID标识、需要接收的节点设备1的通信参数。第一LoRa网络运营商的物联网络2通过向入网服务器4发起入网请求，根据节点设备ID标识获取节点设备1的通信参数。入网服务器4经过检验鉴权通过之后，向第一LoRa网络运营商的物联网络2发送允许入网的请求响应，第一LoRa网络运营商的物联网络2再向第二LoRa网络运营商的物联网络3发送许可入网信息。具体实施例中，所述许可入网信息包括网络会话密钥。第二LoRa网络运营商的物联网络3向节点设备发送节点设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络3的网络ID标识、节点设备的通信参数，节点设备1接入第二LoRa网络运营商的物联网络。具体实施例中，所述节点设备1的通信参数包括节点设备的接收参数及节点设备的频点通道值。根据上述信息，所述连网模块12接入第二LoRa网络运营商的物联网络3，实现在第二LoRa网络运营商的物联网络的连网漫游。具体实施例中，所述节点设备1的通信参数包括节点设备的接收参数及节点设备的频点通道值，所述许可入网信息包括网络会话密钥。

如图4所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信系统，包括节点设备1、与所述节点设备1进行通信的第一LoRa网络运营商的物联网络2、与所述第一LoRa网络运营商的物联网络2配合的第一服务器4、第二LoRa网络运营商的物联网络3、与所述第二LoRa网络运营商的物联网络3配合的第二服务器6，所述第一LoRa网络运营商的物联网络2包括第一数据接收模块23、第一数据上传模块24，所述第一服务器5包括第一检验模块51，所述第二LoRa网络运营商的物联网络3包括第二数据接收模块33、转发模块34，所述第二服务器6包括第二检验模块61，所述节点设备1广播上报数据，所述第二数据接收模块33接收上报数据并上传到所述第二服务器6，所述第二检验模块61校验数据的合法性，所述转发模块34将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络2；所述第一数据接收模块23接收第二LoRa网络运营商的物联网络3转发的数据，所述第二检验模块61校验数据的合法性，所述第一数据上传模块24将检验合法的数据上传到第一服务器5。

如图4所示，本发明的具体实施过程是：节点设备1的第一数据上传模块13通过射频天线以一定的频率广播上传数据。

具体实施过程如下：节点设备通过射频天线以一定的频率广播上传数据。

接收数据：第二LoRa网络运营商的物联网络接收上报数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络。

具体实施过程如下：由于节点设备同时处于第一LoRa网络运营商的物联网络和第二LoRa网络运营商的物联网络中，第二LoRa网络运营商的物联网络接收上报数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络。校验数据的合法性具体方式是：若第二LoRa网络运营商的物联网络许可第一LoRa网络运营商的物联网络的数据，则校验该数据合法，否则，该数据不合法。第二LoRa网络运营商的物联网络将检验合法的数据转发给第一LoRa网络运营商的物联网络。

接收转发数据：第一LoRa网络运营商的物联网络接收第二LoRa网络运营商的物联网络转发的数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据上传到应用服务器。

具体实施过程如下：由于节点设备同时处于第一LoRa网络运营商的物联网络和第二LoRa网络运营商的物联网络中，第一LoRa网络运营商的物联网络接收第二LoRa网络运营商的物联网络转发的数据，校验数据的合法性，将检验合法的数据上传到应用服务器。校验数据的合法性具体方式是：若第一LoRa网络运营商的物联网络许可验证该数据是否是本网络中的节点设备发送的数据，若是，则校验该数据合法，否则，该数据不合法。

本发明的优选实施方式是：由于节点设备同时处于第一LoRa网络运营商的物联网络和第二LoRa网络运营商的物联网络中，第一LoRa网络运营商的物联网络本身也在上传数据，若第二LoRa网络运营商的物联网络转发的数据，第一LoRa网络运营商的物联网络已经上传，则数据产生了冗余重复，因此，为节省资源，校验数据合法后，再验证数据是否冗余，去除冗余数据，然后上传。

本发明的技术效果是：构建一种基于LoRa的物联网设备的漫游通信方法及系统，节点设备向第二LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，同时发送第一LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识和节点设备ID标识；第二LoRa网络运营商的物联网络向节点设备的第一LoRa网络运营商的物联网络发送入网请求，发送节点设备ID标识、第二LoRa网络运营商的物联网络的设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；第一LoRa网络运营商的物联网络向入网服务器发起入网请求：发送节点设备ID标识、第一LoRa网络运营商的物联网络的设备接入地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、需要接收的节点设备的通信参数；入网服务器经过检验鉴权通过之后，向第一LoRa网络运营商的物联网络发送允许入网的请求响应，第一LoRa网络运营商的物联网络再向第二LoRa网络运营商的物联网络发送许可入网信息；第二LoRa网络运营商的物联网络向节点设备发送节点设备接入的地址、第二LoRa网络运营商的物联网络的网络ID标识、节点设备的通信参数，节点设备接入第二LoRa网络运营商的物联网络。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。