一种LoRa通信方法及系统与流程

本申请涉及物联网领域，特别涉及一种lora通信方法及系统。

背景技术：

随着科技的不断发展和应用，物联网技术已经开始走进并影响人类的生产和生活等活动。尤其是近年来，随着人们对智能体验的需求的日益增加，越来越多的碎片化终端设备需要接入网络实现互联，物联网技术已经在智能家居、智慧城市、智能建筑、智能农业等各个应用场景中大显身手。

组网技术在物联网应用中十分重要，它解决了各个终端设备的网络互联与通信。lora技术是近年来刚刚发展起来的一种低功耗广域网通信技术，相比于之前的wifi、zigbee、蓝牙等局域网无线技术，以及2g/3g/4g等广域网无线技术，lora同时具有传输距离远、终端功耗低、容量大、电池寿命长等优点，能最大程度地实现更长距离通信与更低功耗，因而在物联网应用领域中大放异彩。

然而，现有技术中，采用lora技术的系统在与通信网络中的众多lora终端设备进行通信过程中，极易发生数据冲突，导致数据包收发过程的效率极低，进而降低了整个系统的通信速度。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种lora通信方法及系统，以便有效地避免数据冲突的发生，提高系统的通信效率。

为解决上述技术问题，本申请提供一种lora通信方法，包括：

lora处理器根据工作信道的终端工作时间文件，在指定的时间节点通过lora网关对相应的lora终端发送轮询请求；所述终端工作时间文件由所述lora处理器根据各个所述lora终端的参数计算生成，其中存储了各个所述lora终端与所述lora处理器进行数据通信的时间节点；

所述lora终端接收到所述轮询请求后，通过所述lora网关向所述lora处理器发送监测数据。

可选地，所述终端工作时间文件由所述lora处理器根据各个所述lora终端的参数计算生成包括：

在所述lora终端经竞争信道入网后，所述lora处理器根据低功耗lora终端的终端信息和上报周期，计算生成所述低功耗lora终端进行数据通信的时间片；根据非低功耗lora终端的上报周期，计算生成所述非低功耗lora终端进行数据通信的时间顺序文件；

所述lora处理器根据所述时间片和所述时间顺序文件生成所述终端工作时间文件。

可选地，还包括：

所述lora终端在监测到预警事件发生时，由所述工作信道切换到所述竞争信道，向所述lora处理器发送预警信息。

可选地，还包括：

所述lora处理器根据各个工作信道的终端工作时间文件，通过不同的lora网关，对工作在不同工作信道中的lora终端并发轮询请求；其中，不同的所述工作信道采用相互正交的扩频因子进行扩频。

可选地，还包括：

当所述lora终端对应的lora网关不可用时，所述lora处理器从所述lora终端所在的工作信道中选择可用lora网关，恢复与所述lora终端间的数据通信。

可选地，还包括：

当工作在同一所述工作信道中的所述lora终端，部署在信号互不干扰的地理区域时，所述lora处理器通过所述lora网关对不同地理区域的所述lora终端并发请求。

本申请还提供了一种lora通信系统，包括：

lora终端：用于在接收到lora处理器的轮询请求后，通过lora网关由工作信道向所述lora处理器发送监测数据；

所述lora网关：用于将所述lora处理器的所述轮询请求转发给所述lora终端；并将所述lora终端的所述监测数据转发给所述lora处理器；

所述lora处理器：用于根据所述工作信道的终端工作时间文件，在指定的时间节点通过所述lora网关对相应的lora终端发送轮询请求；所述终端工作时间文件由所述lora处理器根据各个所述lora终端的参数计算生成，其中存储了各个所述lora终端与所述lora处理器进行数据通信的时间节点。

可选地，所述lora处理器具体用于：

在所述lora终端经竞争信道入网后，根据低功耗lora终端的终端信息和上报周期，计算生成所述低功耗lora终端进行数据通信的时间片；根据非低功耗lora终端的上报周期，计算生成所述非低功耗lora终端进行数据通信的时间顺序文件；根据所述时间片和所述时间顺序文件生成所述终端工作时间文件。

可选地，所述lora终端还用于：

在监测到预警事件发生时，由所述工作信道切换到所述竞争信道，向所述lora处理器发送预警信息。

可选地，所述lora处理器还用于：

根据各个工作信道的终端工作时间文件，通过不同的lora网关，对工作在不同工作信道中的lora终端并发轮询请求；其中，不同的所述工作信道采用相互正交的扩频因子进行扩频。

可选地，所述lora处理器还用于：

当所述lora终端对应的lora网关不可用时，所述lora处理器从所述lora终端所在的工作信道中选择可用lora网关，恢复与所述lora终端间的数据通信。

可选地，所述lora处理器还用于：

当工作在同一所述工作信道中的所述lora终端，部署在信号互不干扰的地理区域时，所述lora处理器通过所述lora网关对不同地理区域的所述lora终端并发请求。

本申请所提供的lora通信方法中，lora处理器根据工作信道的终端工作时间文件，在指定的时间节点通过lora网关对相应的lora终端发送轮询请求；所述终端工作时间文件由所述lora处理器根据各个所述lora终端的参数计算生成，其中存储了各个所述lora终端与所述lora处理器进行数据通信的时间节点；所述lora终端接收到所述轮询请求后，通过所述lora网关向所述lora处理器发送监测数据。

可见，相比于现有技术，本申请所提供的lora通信方法中，lora处理器利用其根据各个lora终端的参数所计算生成的终端工作时间文件，来统筹安排与各个lora终端的通信时间，在指定的时间向对应的lora终端发起访问，因此完全可以避免不同的lora终端间的数据冲突。由此可见，本申请所提供的lora通信方法，可以有效地避免系统中通信数据的冲突，从而可以大大提高系统的通信效率。本申请所提供的lora通信系统可以实现上述lora通信方法，同样具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。

图1为本申请实施例所提供的一种lora通信方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的又一种lora通信方法的流程图；

图3为本申请实施例所提供的一种lora通信系统的结构框图；

图4为本申请实施例所提供的一种lora通信系统的应用场景图。

具体实施方式

为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种lora通信方法的流程图，主要包括以下步骤：

步骤101：lora处理器根据工作信道的终端工作时间文件，在指定的时间节点通过lora网关对相应的lora终端发送轮询请求。

本申请实施例所提供的lora通信方法中，为了避免不同的lora终端间的数据冲突，所有与lora处理器之间的通信过程都是由lora处理器发起的，即当lora处理器通过lora网关向某个lora终端发起数据请求之后，该lora终端才可以通过lora网关向lora处理器发送监测数据。为了避免数据冲突，lora处理器采用轮询的方式；并且lora处理器在轮询各个lora终端时，具体是根据其计算生成的终端工作时间文件进行的。

这里所说的终端工作时间文件，是lora处理器根据各个lora终端的相关参数所统筹安排生成的。当各个lora终端通过lora网关向lora处理器发送入网请求后，lora处理器完成各个lora终端的入网，并获取lora终端的相关参数，用于生成所述终端工作时间文件。在具体生成终端工作时间文件时，针对不同功耗类型的lora终端，lora处理器采用了不同的安排策略。

对于低功耗lora终端来说，其只有在进行数据监测的时候才可以与lora处理器进行数据通信，其他时间则处于休眠状态。因此，lora处理器需要获取其上报周期，以及其终端信息，例如版本、mac地址等，以便计算生成该低功耗lora终端可以进行数据通信的时间片。

而对于非低功耗lora终端来说，其没有休眠状态，在任意时刻都可以与lora处理器进行数据通信。因此对于非低功耗lora终端，lora处理器只需获取其上报周期，便可以统一调度安排各个非低功耗lora终端进行数据通信的时间顺序，生成时间顺序文件。当然，容易理解的是，不管是低功耗lora终端还是非低功耗lora终端，lora处理器为其安排的进行数据通信的时间都是无冲突的，以保证无数据冲突现象的发生。

通过合并所有低功耗lora终端的时间片、所有非低功耗lora终端的时间顺序文件，lora处理器便可以生成包含了所有lora终端通信时间节点的终端工作时间文件，以便按照各个时间节点对各个lora终端进行轮询请求。

需要说明的是，由于本申请中，所有工作在工作信道中的lora终端不能主动向lora处理器发送信息，因此，其在成功入网之前，是通过竞争信道向lora处理器主动发送入网请求等信息的。而当其成功入网后，lora处理器便将各个lora终端分入工作信道中，具体可以将其分到其对应的lora网关所在的工作信道中，以便统筹管理与其的数据通信。

另外，还需说明的是，这里所述的工作信道和竞争信道只是对通信发起方式的设置不同而已，本领域技术人员可以将任意信道设置为工作信道或者竞争信道，本申请实施例对此并不进行限定。

除此之外，值得一提的是，本申请实施例并不限定工作信道的具体数量，并优选推荐采用多个工作信道，以便利用不同工作信道中电信号的正交特性来避免数据冲突的发生。即，lora处理器可以同时对工作在不同工作信道中的lora终端并发轮询；其中，不同的工作信道采用相互正交的扩频因子进行扩频，保证了不同工作信道中通信时的电信号是互不干扰的，因此不会产生数据冲突。当然，对于每一个工作信道，lora处理器在对其中的lora终端进行轮询时，依旧是按照该工作信道的终端工作时间文件有序进行的。

步骤102：lora终端接收到轮询请求后，通过lora网关向lora处理器发送监测数据。

如前所述，lora终端在接收到来自lora处理器的轮询请求之后，通过lora网关，将其在监测周期内记录的监测数据经工作信道发送给lora处理器，以便lora处理器对监测数据进行进一步的分析和处理。

当然，出于安全性的考虑，本申请实施例所提供的lora通信方法中，所有的通信数据都可以采用密钥加密等安全措施进行防范。对于采用何种加密方式，本领域技术人员可以自行选择设置，本申请实施例对此不进行限定。

另外，还需要补充说明的是，lora网关在lora终端和lora处理器之间起到了桥梁的连接作用，在两者进行数据通信过程中具有数据格式转换功能和数据转发功能。具体地，lora网关与lora处理器之间通过有线连接实现通信，而lora网关与lora终端之间可以通过lora无线组网技术实现通信；lora网关作为有线通信和无线通信之间的桥梁，可以将lora终端和lora处理器间的通信数据由无线网络数据格式转换为有线网络数据格式，或者由有线网络数据格式转换为无线网络数据格式。此外，每个lora网关可以对应单个或者多个lora终端，每个工作通道中也可以设置单个或者多个lora网关，本申请实施例对此都不进行限定，本领域技术人员可以根据实际使用情况自行选择并设置。

可见，本申请实施例所提供的lora通信方法中，通过由lora处理器根据终端工作时间文件来统筹管理与各个lora终端之间的数据通信，保证了整个通信过程有条不紊地进行，避免了不同lora终端间的数据冲突，进而提高了通信效率。

请参考图2，在以上实施例所提供的lora通信方法的基础上，图2为本申请实施例所提供的又一种lora通信方法的流程图，主要包括以下步骤：

步骤201：lora处理器根据各个工作信道的终端工作时间文件，通过不同的lora网关，对工作在不同工作信道中的lora终端并发轮询请求；其中，对工作在同一工作信道中、地理区域不同的lora终端并发请求。

本实施例所提供的lora通信方法，在图1所示的lora通信方法的基础上，采用了多个工作信道并发进行轮询的方式。并且，对于工作在同一工作信道中的lora终端来说，可以将其部署在不同的地理区域而使得各自的信号互不干扰，则lora处理器在轮询该工作信道中的lora终端时，可以对不同地理区域的lora终端并发进行数据请求。

步骤202：lora终端接收到轮询请求后，通过lora网关向lora处理器发送监测数据。

这里步骤201和步骤202中的相关具体内容可分别参考步骤101和步骤102，相似内容这里就不再赘述。

此外，与图1所不同的是，本实施例所提供的lora通信方法中，当lora终端监测到有预警事件发生时，例如烟雾传感器监测到室内烟雾颗粒含量超出了预设范围，或者智能插排监测到与其连接的电器的功率超出预设范围等，该lora终端可以由其所在的工作信道自行切换到竞争信道，并主动向lora处理器发送预警信息，以便lora处理器根据预警信息及时对险情进行处理，或者及时通知用户进行处理，以避免重大事故的发生。

除此之外，本实施例所提供的lora通信方法还可以解决因lora网关不可用导致lora终端通信中断的问题。当某一lora终端的通信中断时，例如与其对应的lora网关发生故障，或者该lora终端漫游到另一区域，导致与其对应的lora网关与其失联，则lora处理器可以从该lora终端所在的工作信道中选择出可用lora网关，利用该可用lora网关来恢复与该lora终端间的数据通信。

可见，本申请实施例所提供的lora通信方法，在图1所示的lora通信方法的基础上，还可以通过对工作在同一工作信道中地理区域不同的lora终端实现并发请求，进一步提高了通信的效率；另外，本申请实施例所提供的lora通信方法，还可以在监测到预警事件发生时，通过lora终端由工作信道自动切换到竞争信道，实现主动向lora处理器及时报警，以便对预警事件及时进行处理，避免事故的发生。同时，本申请实施例所提供的lora通信方法还可以在lora终端对应的lora网关不可用时，由lora处理器从同一工作信道中选择可用lora网关，以便恢复对该lora终端的数据通信。

下面对本申请实施例所提供的lora通信系统进行介绍。下文描述的lora通信系统与上文描述的lora通信方法可相互对应参照。

请参阅图3，图3为本申请所提供的一种lora通信系统的结构框图；包括lora终端301、lora网关302、lora处理器303。

lora终端301可以是具有lora无线传输技术的烟雾传感器、探测器、智能插排等终端设备，与lora网关302可以通过lora无线网络实现通信；主要用于在接收到lora处理器303的轮询请求后，通过lora网关302由工作信道向lora处理器303发送监测数据。

lora网关302主要用于将lora处理器303的轮询请求转发给lora终端301；并将lora终端301的监测数据转发给lora处理器303。当然，lora网关302在进行数据转发前也进行了数据格式的转换，保障了通信的正常进行。

lora处理器303可以为loraserver等型号，与lora网关302可以通过有线网络实现通信；主要用于根据工作信道的终端工作时间文件，在指定的时间节点通过lora网关302对相应的lora终端301发送轮询请求；并接收lora终端301所发送的监测数据。

这里所说的终端工作时间文件是lora处理器303根据各个lora终端301的参数计算生成的，其中存储了各个lora终端301与lora处理器303进行数据通信的时间节点。具体的，在各个lora终端301经竞争信道入网后，lora处理器303根据低功耗lora终端的终端信息和上报周期，计算生成该低功耗lora终端进行数据通信的时间片；并根据非低功耗lora终端的上报周期，计算生成该非低功耗lora终端进行数据通信的时间顺序文件；然后通过合并所述时间顺序文件和所述时间片，生成包含了所有lora终端301与lora处理器303进行数据通信的时间节点的终端工作时间文件。

作为一种优选实施例，可以采用多个工作信道进行并发轮询，以利用不同工作信道电信号的正交特性来避免数据冲突，并提高系统通信效率。即，lora处理器303还可以用于根据各个工作信道的终端工作时间文件，通过不同的lora网关302，对工作在不同工作信道中的lora终端301并发轮询请求。其中，不同的工作信道采用相互正交的扩频因子进行扩频，保证彼此的电信号互不干扰，从而可以实现并发轮询。

除此之外，对于工作在同一工作信道中的lora终端301来说，如果其部署在信号互不干扰的地理区域，则可以进行并发与lora处理器303进行数据通信。即，lora处理器303在并发轮询不同工作信道中的lora终端301时，对于工作在同一工作信道、地理区域不同的lora终端301，可以并发进行数据请求。

另外，lora终端301还可以用于在监测到预警事件发生时，由工作信道自行切换到竞争信道，并主动向lora处理器303发送预警信息，以便lora处理器303或者用户对预警事件及时进行处理，避免事故的发生。

此外，lora处理器303还可以用于解决由lora网关302不可用导致lora终端301的通信中断问题，即其从该lora终端301所在的工作信道中选择可用lora网关302，恢复与该lora终端301间的数据通信。

可见，本申请所提供的lora通信系统，利用lora处理器303所计算生成的终端工作时间文件，由lora处理器303统筹管理和发起对各个lora终端301的数据通信，因而可以无冲突地实现对各个lora终端301的轮询。由此可见，本申请所提供的lora通信系统可以有效地避免通信过程中不同lora终端301间的数据冲突，进而提高了通信效率。

请参考图4，图4为本申请实施例所提供的一种lora通信系统的应用场景图；包括摄像传感器4011、烟雾传感器4012、探测器4013、火警传感器4014、空调控制器4015、智能插排4016、第一lora网关4021、第二lora网关4022以及lora处理器403。其中，摄像传感器4011和探测器4013为低功耗lora终端，而烟雾传感器4012、火警传感器4014、空调控制器4015和智能插排4016为非低功耗lora终端。

如图4所示，lora处理器403可通过有线网络与第一lora网关4021、第二lora网关4022实现通信；摄像传感器4011、烟雾传感器4012和探测器4013均可通过lora无线网络与第一lora网关4021进行通信，并均工作在第一工作信道；火警传感器4014、空调控制器4015和智能插排4016均可通过lora无线网络与第二lora网关4022进行通信，并均工作在第二工作信道。其中，第一工作信道和第二工作信道采用相互正交的扩频因子进行扩频，使得各自的电信号因相互正交而互不干扰。此外，除了智能插排4016部署在区域a以外，其他的五个lora终端均部署在区域b，区域a和区域b之间的信号互不干扰。

并且，lora处理器403存储有第一工作信道和第二工作信道的终端工作时间文件，分别是根据第一工作信道和第二工作信道中的各个lora终端的相关参数计算生成的。具体地，在图4所示的各个lora终端成功入网并分入各自的工作信道之后，lora处理器403根据摄像传感器4011和探测器4013的上报周期和终端信息，分别计算出其各自的数据通信的时间片；并根据烟雾传感器4012的上报周期，计算生成其进行数据通信的时间顺序文件；然后根据以上内容合并生成了第一工作信道的终端工作时间文件。而另一方面，lora处理器403根据火警传感器4014、空调控制器4015的上报周期，生成了两者与lora处理器403进行数据通信的时间顺序文件；并根据智能插排4016的上报周期生成了其与lora处理器403进行数据通信的时间顺序文件；然后，lora处理器403根据三者的时间顺序文件合并生成了第二工作信道的终端工作时间文件。其中，由于智能插排4016位于区域a，其与区域b中的lora终端的信号互不干扰，所以其对应的通信时间节点可以与火警传感器4014或者空调控制器4015的通信时间节点相同或者存在重叠。

当系统在进行正常通信时，lora处理器403根据第一工作信道的终端工作时间文件中的时间节点，对摄像传感器4011、烟雾传感器4012和探测器4013轮询请求数据；并同时根据第二工作信道的终端工作时间文件中的时间节点，对火警传感器4014、空调控制器4015和智能插排4016轮询请求数据，实现两个工作信道的并发轮询。其中，如前所述，对智能插排4016的数据请求和对火警传感器4014、空调控制器4015的数据请求也是并发的。当上述各个lora终端接收到lora处理器403发送的数据请求之后，便通过各自对应的第一lora网关4021或者第二lora网关4022向lora处理器403发送各自的监测数据。当然，以上通信过程中的各种通信数据都可以采用密钥进行加密处理，以保障通信安全性。

此外，当预警事件发生时，系统便进入预警处理。例如，当烟雾传感器4012监测到室内的烟雾颗粒含量超出了预设范围，则其可以立刻由当前所在的工作信道自行切换到入网时所使用的竞争信道，并通过第一lora网关4021向lora处理器403发送预警信息，以便lora处理器403及时对该预警事件进行处理。lora处理器403在处理该烟雾报警时，可以在显示界面推送提示用户发生烟雾报警的提示信息，并具体可以采用文字、语音、图像等方式，从而令用户在接收到烟雾报警后的第一时间对烟雾源进行处理，防止出现意外。

其他的lora终端在监测到预警事件发生时，同样可以进行类似的处理，这里就不再一一介绍，本领域技术人员可以通过类比的方式获得其他lora终端进行预警处理的过程和实现方式。

本申请中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。