入网方法、入网设备、入网回应设备以及可读存储介质与流程

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种适用于lora通信网络的入网方法、入网设备、入网回应设备以及可读存储介质。

背景技术：

在标准的lorawan协议中，终端设备在发送入网请求后由服务器直接回复入网的ack，由于lora是半双工的工作方式，在网关下行的时候无法接受终端的上行，所以，如果在大量终端同时请求入网的时候会发生网关在回复某个终端的入网，其他终端也在这个信道上请求入网，导致入网成功率很低，入网时间很长。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述入网成功率低的缺陷，提供一种适用于lora通信网络的可实现快速入网的入网方法、入网设备、入网回应设备以及可读存储介质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一方面，构造一种适用于lora通信网络的入网方法，所述方法包括：

入网设备监听入网回应设备的下行信道，根据监听到的数据包推定所述入网回应设备的下行周期/下行时间点，其中：入网回应设备在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送时，利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内发送的数据包数量固定；

入网设备在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，以便：入网回应设备接收入网包并缓存所有入网设备的入网请求，以及在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包；

入网设备切换到接收模式以等待接收入网回应设备组播的包含所述入网设备自身信息的入网确认包。

优选地，所述方法还包括：

入网设备切换到接收模式下时等待接收入网确认包，所述入网确认包包括同一组的所有入网设备的地址；

在接收到的入网确认包中包含所述入网设备自身的地址时，判断入网成功；

在接收到的入网确认包中未包含所述入网设备自身的地址但包含标志位时，继续等待接收下一个入网确认包，其中，所述标志位表征入网回应设备的缓存中还有未处理的入网请求；

在接收到的入网确认包中未包含所述入网设备自身的地址且未包含标志位时，退出接收模式并在非下行周期/非下行时间点继续发送入网包后重新切换到接收模式。

优选地，所述入网回应设备在每一个下行周期内发送的数据包数量固定为一个；

所述的入网设备在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，包括:所述的入网设备在下行时间点起随机延时一段时间后发送入网包到入网信道，随机延时的时间长度小于相邻的两个下行时间点之间的间隔。

二方面，构造一种适用于lora通信网络的入网方法，所述方法包括：

入网回应设备在上行周期内监听入网信道以接收入网包并缓存所有入网设备的入网请求；

入网回应设备在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包；

如果在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送，则利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内入网回应设备发送的数据包数量固定，以便：入网设备通过监听入网回应设备的下行信道的数据包推定所述入网回应设备的下行周期/下行时间点，并在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道后切换到接收模式以等待接收入网回应设备组播的包含所述入网设备自身信息的入网确认包。

优选地，所述入网回应设备在每一个下行周期内发送的数据包数量固定为一个；

所述的分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包，包括；从缓存中取出一组入网请求进行处理，并通过组播方式同时给这一组的入网设备发送入网确认包，其中：所述入网确认包包括同一组的所有入网设备的地址，如果缓存中还有未处理的入网请求，则所发送的入网确认包中设置标志位，否则所发送的入网确认包中不设置标志位。

三方面，构造一种适用于lora通信网络的入网设备，包括：

下行周期/下行时间点推定模块，用于监听入网回应设备的下行信道，根据监听到的数据包推定所述入网回应设备的下行周期/下行时间点，其中：入网回应设备在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送时，利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内发送的数据包数量固定；

入网请求模块，用于在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，以便：入网回应设备接收入网包并缓存所有入网设备的入网请求，以及在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包；

入网结果确认模块，用于在入网请求模块发送入网包之后控制整个设备切换到接收模式以等待接收入网回应设备组播的包含所述入网设备自身信息的入网确认包。

四方面，构造一种适用于lora通信网络的入网回应设备，包括：

入网请求缓存模块，用于在上行周期内监听入网信道以接收入网包并缓存所有入网设备的入网请求；

入网请求处理模块，用于在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包；

下行数据包数量固定模块，用于在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送时，利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内入网回应设备发送的数据包数量固定，以便：入网设备通过监听入网回应设备的下行信道的数据包推定所述入网回应设备的下行周期/下行时间点，并在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道后切换到接收模式以等待接收入网回应设备组播的包含所述入网设备自身信息的入网确认包。

五方面，构造一种适用于lora通信网络的入网设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序可被所述处理器运行以实现如前所述的方法的步骤。

六方面，构造一种适用于lora通信网络的入网回应设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序可被所述处理器运行以实现如前所述的方法的步骤。

七方面，构造一种计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器运行以实现如前所述的方法的步骤。

本发明的适用于lora通信网络的入网方法，具有以下有益效果：本发明中入网设备先推定入网回应设备的下行周期/下行时间点，进而避开入网回应设备的下行周期/下行时间点，在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，避免与数据下行冲突，而且入网回应设备接收入网包后，先缓存所有入网设备的入网请求，等进入下行周期才通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包，实现入网设备的分组入网，如此，以上两方面双管齐下，可以极大的提高入网效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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：

图1是本发明实施例一提供的入网方法的流程图；

图2是本发明实施例二提供的入网方法的流程图；

图3是本发明实施例三提供的入网设备的结构示意图；

图4是本发明实施例四提供的入网回应设备的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明总的构思是：一方面，入网回应设备在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送时，利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内发送的数据包数量固定，所以入网设备监听入网回应设备的下行信道时，可以根据监听到的数据包推定所述入网回应设备的下行周期/下行时间点，在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，之后切换到接收模式以等待接收入网回应设备组播的包含所述入网设备自身信息的入网确认包，如此，因为入网设备的入网包上行时刻避开下行周期/下行时间点，从而可以避免与数据下行冲突；另一方面，入网回应设备接收入网包并缓存所有入网设备的入网请求，在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包，如此可以实现入网设备的分组入网，以上两方面双管齐下，可以极大的提高入网效率。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

参考图1，本实施例的入网方法，适用于lora通信网络，适于由入网设备执行，入网设备是指请求入网的设备，其可以是终端、中继器或者路由器。

本实施例的方法包括：

s101、入网设备监听入网回应设备的下行信道，根据监听到的数据包推定所述入网回应设备的下行周期/下行时间点；

入网回应设备是指负责对请求入网的入网设备进行回应的设备，入网回应设备可以是网关、中继器或者路由器。

本发明中的入网回应设备在下行周期内发送的数据包数量固定，而且在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送时，利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内发送的数据包数量固定。空闲包是指的没有目的地址没有数据的包，其作用仅仅是为了便于入网设备推定入网回应设备的下行周期/下行时间点。

比如，本实施例中，所述入网回应设备在每一个下行周期内发送的数据包数量固定为一个。所以，入网设备可以根据监听到的数据包推定所述入网回应设备的下行时间点，比如说，监听到下行信道的连续的多个数据包，可以统计相邻的数据包的下行时刻之间的时间差，这个时间差一般稳定在一个固定值(相当于由一个上行周期和一个下行周期组成的一个完整周期的时间长度)，比如5s，那么根据最近一个下行数据包的下行时刻，结合这个时间差，则可以推定之后每一次下行数据包的时刻，这些时刻即为下行时间点。

可以理解的是，在其他实施例中，入网回应设备在每一个下行周期内发送的数据包数量还可以固定为多个，那么此时通过统计监听到的下行数据包的下行时刻，则可以推定出大致的下行周期(这里是指推定出后续的任一下行周期的起始时刻)。比如说，统计出每经过几秒时间后会出现多个下行数据包，那么这些多个下行数据包的下行时刻。

s102、入网设备在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，发送入网包即相当于发送入网请求。

本文中所提到的非下行时间点即表示除了下行时间点以外的时间。一般下行周期较之上行周期非常短，比如一般下行周期的时间长度为几百个毫秒，而上行周期的时间长度大约为几秒，所以本实施例中所述的入网设备在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，具体为:所述的入网设备在下行时间点起随机延时一段时间后发送入网包到入网信道。显然，随机延时的时间长度应该大于下行周期的长度，所以一般需要延时几百个毫秒以上；而且随机延时的时间长度小于相邻的两个下行时间点之间的间隔，比如小于上述的5s。

同理，本文中所提到的非下行周期即表示除了下行周期以外的时间。

一方面，入网回应设备在上行周期内监听入网信道从而可以接收来自各个入网设备的入网包，并缓存所有入网设备的入网请求。

另一方面，入网回应设备在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包，具体的；本实施例中，入网回应设备在下行周期内从缓存中取出一组入网请求进行处理，并通过组播方式同时给这一组的入网设备发送入网确认包，其中：如果缓存中还有未处理的入网请求，则所发送的入网确认包中设置标志位，否则所发送的入网确认包中不设置标志位，可见，所述标志位表征入网回应设备的缓存中还有未处理的入网请求。当然，如果其他实施例中，如果每个下行周期下行的数据固定为多个而非仅一个，则在下行周期内需要分批次先后从缓存中取出一组入网请求进行处理并通过组播方式发送即可。

s103、入网设备切换到接收模式以等待接收入网回应设备组播的包含所述入网设备自身信息的入网确认包，更具体的，包括以下内容：

s1031：入网设备切换到接收模式下时等待接收入网确认包；

s1032：在接收到的入网确认包中包含所述入网设备自身的地址时，判断入网成功；

s1033：在接收到的入网确认包中未包含所述入网设备自身的地址但包含标志位时，继续等待接收下一个入网确认包；

s1034：在接收到的入网确认包中未包含所述入网设备自身的地址且未包含标志位时，退出接收模式并在非下行周期/非下行时间点继续发送入网包后重新切换到接收模式。

实施例二

参考图2，本实施例的入网方法，适用于lora通信网络，适于由入网回应设备执行，入网回应设备是指负责对请求入网的入网设备进行回应的设备，入网回应设备可以是网关、中继器或者路由器。

本实施例的方法包括：

s201、入网回应设备在上行周期内监听入网信道以接收入网包并缓存所有入网设备的入网请求。

入网设备发送入网包即相当于发送入网请求。入网设备是指请求入网的设备，其可以是终端、中继器或者路由器。

s202、入网回应设备在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包。

本发明中的入网回应设备在下行周期内发送的数据包数量固定，例如，本实施例中，所述入网回应设备在每一个下行周期内发送的数据包数量固定为一个。所以，入网设备可以根据监听到的数据包推定所述入网回应设备的下行时间点，比如说，监听到下行信道的连续的多个数据包，可以统计相邻的数据包的下行时刻之间的时间差，这个时间差一般稳定在一个固定值(相当于由一个上行周期和一个下行周期组成的一个完整周期的时间长度)，比如5s，那么根据最近一个下行数据包的下行时刻，结合这个时间差，则可以推定之后每一次下行数据包的时刻，这些时刻即为下行时间点。可以理解的是，在其他实施例中，入网回应设备在每一个下行周期内发送的数据包数量还可以固定为多个，那么此时通过统计监听到的下行数据包的下行时刻，则可以推定出大致的下行周期(这里是指推定出后续的任一下行周期的起始时刻)。比如说，统计出每经过几秒时间后会出现多个下行数据包，那么这些多个下行数据包的下行时刻。

本实施例中，该步骤s202具体包括；入网回应设备从缓存中取出一组入网请求进行处理，并通过组播方式同时给这一组的入网设备发送入网确认包，其中：所述入网确认包包括同一组的所有入网设备的地址，如果缓存中还有未处理的入网请求，则所发送的入网确认包中设置标志位，否则所发送的入网确认包中不设置标志位。可见，所述标志位表征入网回应设备的缓存中还有未处理的入网请求。当然，如果其他实施例中，如果每个下行周期下行的数据固定为多个而非仅一个，则在下行周期内需要分批次先后从缓存中取出一组入网请求进行处理并通过组播方式发送即可。

上述提到，本发明中的入网回应设备在下行周期内发送的数据包数量固定，但是有时候入网回应设备在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送，则此时可以利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内入网回应设备发送的数据包数量固定。

实施例一与实施例二的方法是相互配合的，其他更多内容可以参考实施例一，此处不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。

实施例三

参考图3，本实施例的入网设备适用于lora通信网络的入网设备，入网设备是指请求入网的设备，其可以是终端、中继器或者路由器。

本实施例的入网设备包括：

下行周期/下行时间点推定模块301，用于监听入网回应设备的下行信道，根据监听到的数据包推定所述入网回应设备的下行周期/下行时间点，其中：入网回应设备在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送时，利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内发送的数据包数量固定；

入网请求模块302，用于在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，以便：入网回应设备接收入网包并缓存所有入网设备的入网请求，以及在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包；

入网结果确认模块303，用于在入网请求模块302发送入网包之后控制整个设备切换到接收模式以等待接收入网回应设备组播的包含所述入网设备自身信息的入网确认包。

其中，入网结果确认模块303具体包括：

等待子模块3031，用于在入网设备切换到接收模式下时等待接收入网确认包，所述入网确认包包括同一组的所有入网设备的地址；

入网结束子模块3032，用于在接收到的入网确认包中包含所述入网设备自身的地址时，判断入网成功；

继续等待子模块3033，用于在接收到的入网确认包中未包含所述入网设备自身的地址但包含标志位时，继续等待接收下一个入网确认包，其中，所述标志位表征入网回应设备的缓存中还有未处理的入网请求；

入网失败处理子模块3034，用于接收到的入网确认包中未包含所述入网设备自身的地址且未包含标志位时，退出接收模式并触发入网请求模块302在非下行周期/非下行时间点继续发送入网包。

本发明实施例所述设备的各功能模块的功能可根据上述方法实施例一中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

实施例四

本实施例的入网回应设备适用于lora通信网络的入网设备，入网回应设备是指负责对请求入网的入网设备进行回应的设备，入网回应设备可以是网关、中继器或者路由器。

本实施例的入网回应设备包括：

入网请求缓存模块401，用于在上行周期内监听入网信道以接收入网包并缓存所有入网设备的入网请求；

入网请求处理模块402，用于在下行周期内分组处理缓存中的入网请求并通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包；

下行数据包数量固定模块403，用于在下行周期内没有足够数量的数据包需要发送时，利用空闲包代替数据包以保证每一个下行周期内入网回应设备发送的数据包数量固定，以便：入网设备通过监听入网回应设备的下行信道的数据包推定所述入网回应设备的下行周期/下行时间点，并在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道后切换到接收模式以等待接收入网回应设备组播的包含所述入网设备自身信息的入网确认包。

本发明实施例所述设备的各功能模块的功能可根据上述方法实施例二中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。

上述描述涉及各种模块，需要指出的是，上文对各种模块的描述中，分割成这些模块，是为了说明清楚。然而，在实际实施中，各种模块的界限可以是模糊的。例如，本文中的任意或所有功能性模块可以共享各种硬件和/或软件元件。又例如，本文中的任何和/或所有功能模块可以由共有的处理器执行软件指令来全部或部分实施。另外，由一个或多个处理器执行的各种软件子模块可以在各种软件模块间共享。相应地，除非明确要求，本发明的范围不受各种硬件和/或软件元件间强制性界限的限制。

实施例五

本实施例提供的适用于lora通信网络的入网设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序可被所述处理器运行以实现如实施例一所述的方法的步骤。

实施例六

本实施例提供的适用于lora通信网络的入网回应设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序可被所述处理器运行以实现如实施例二所述的方法的步骤。

实施例七

本实施例提供的计算机可读存储介质，包括计算机程序，所述计算机程序可被处理器运行以实现如实施例一所述的方法的步骤，或者所述计算机程序可被处理器运行以实现如实施例二所述的方法的步骤。

综上所述，本发明的适用于lora通信网络的入网方法，具有以下有益效果：本发明中入网设备先推定入网回应设备的下行周期/下行时间点，进而避开入网回应设备的下行周期/下行时间点，在非下行周期/非下行时间点发送入网包到入网信道，避免与数据下行冲突，而且入网回应设备接收入网包后，先缓存所有入网设备的入网请求，等进入下行周期才通过组播方式同时给同一组的入网设备发送入网确认包，实现入网设备的分组入网，如此，以上两方面双管齐下，可以极大的提高入网效率。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。