基于远程广域网络的中继辅助通信方法和相关装置与流程

1.本技术涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于远程广域网络的中继辅助通信方法和相关装置。


背景技术：

2.远程广域网(long-range wide-area networks,lorawan)是为lora远距离通信网络设计的一套通讯协议和系统架构。它是一种媒体访问控制(medium access control,mac)层协议。在lorawan中，每个终端设备与网关设备之间的距离不是完全相同的，当终端设备与网关设备的距离较近时，该终端设备的通信性能较好；当终端设备远离网关设备时，该终端设备的通信性能较差，延迟较高、数据包传递率和吞吐量较低。当终端设备远离网关设备时，可以通过在终端设备和网关设备之间新增中继设备，使终端设备和网关设备通过中继设备进行通信以提高远离网关设备的终端设备的通信性能。中继辅助通信架构包括单中继架构和多中继架构。
3.一种中继辅助通信的方法是，在上行链路中，多个终端设备向多个中继设备发送数据包，由多个中继设备将终端设备发送的数据包转发至网关设备，由网关设备与其他终端设备进行通信。由于lorawan中规定了占空比限制，即在两个数据包传输之间的间隔时间段不能传输任何数据。一个中继设备向网关设备转发了一次数据包后，当中继设备处于占空比限制时间段时，终端设备向该中继设备发送的数据包无法被中继设备转发至网关设备。终端设备需要重传该数据包，在中继设备处于非占空比限制时间段时将该终端设备发送的该数据包转发至网关设备。
4.但是，中继设备在占空比限制时间段内无法转发终端设备发送的数据包至网关设备，需要终端设备重传数据包至中继设备，当中继设备处于非占空比限制时间段时转发该重传数据包至网关设备，终端设备的多次重传导致lorawan网络吞吐量降低和传输干扰增加；当终端设备发送的数据包较多时，中继设备的上传时隙被全部占用，导致终端设备发送的部分数据包始终无法转发至网关设备，导致lorawan网络通信的可靠性较低。


技术实现要素：

5.本技术实施例的主要目的在于提出一种基于远程广域网络的中继辅助通信方法和相关装置，旨在提高lorawan网络的吞吐量和通信可靠性。
6.为实现上述目的，本技术实施例提供了一种基于远程广域网络的中继辅助通信方法，所述方法包括以下步骤：当处于第一时间段时，根据目标终端集合发送的目标数据包集合确定未转发数据包集合，目标终端集合包括至少两个终端，第一时间段与占空比限制时间段具有重合部分，占空比限制时间段表示受占空比限制约束不能发送数据包的时间段；根据未转发数据包集合确定待转发数据包集合；根据待转发数据包集合生成一个累积数据包；当处于发送时隙时，向网关设备发送一个累积数据包，第一时间段在发送时隙之前。
7.为实现上述目的，本技术实施例还提供了一种中继设备，中继设备包括存储器、处
理器、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序以及用于实现所述处理器和所述存储器之间的连接通信的数据总线，所述程序被所述处理器执行时实现前述基于远程广域网络的中继辅助通信方法的步骤。
8.为实现上述目的，本技术提供了一种存储介质，用于计算机可读存储，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现前述基于远程广域网络的中继辅助通信方法的步骤。
9.本技术实施例提出的基于远程广域网络的中继辅助通信方法和相关装置，在发送时隙之前的，与占空比限制时间段有重合部分的第一时间段内，从目标终端集合发送的目标数据包中收集未转发的数据包集合，根据未转发数据包集合确定待转发数据包集合，根据待转发数据包集合生成一个累积数据包，当处于发送时隙时，向网关设备发送该一个累积数据包。通过在占空比限制时间段内收集数据包可以大幅减少终端设备重传数据包的次数，提高lorawan网络的吞吐量，减少传输干扰；通过生成一个累积数据包可以大幅增加在发送时隙发送的数据包数量，降低发送时隙被全部占用的概率，提高lorawan网络的通信可靠性。
附图说明
10.为了更清楚地说明本技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
11.图1为lorawan通信网络的一个架构示意图；
12.图2为lorawan单中继辅助通信网络的一个架构示意图；
13.图3为lorawan多中继辅助通信网络的一个架构示意图；
14.图4为本技术实施例提供的lorawan多中继辅助通信网络的一个架构示意图；
15.图5为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的一个步骤流程图；
16.图6为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的另一步骤流程图；
17.图7为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的另一步骤流程图；
18.图8为本技术实施例提供的基于功率的终端设备传输过滤的示意图；
19.图9为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的另一步骤流程图；
20.图10为本技术实施例提供的基于时间的终端设备传输过滤的示意图；
21.图11为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的另一步骤流程图；
22.图12为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的另一步骤流程图；
23.图13为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的另一步骤流程图；
24.图14为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的一个应用场景示意图；
25.图15为本技术实施例提供的同时基于功率和基于时间的终端设备传输过滤的示意图；
26.图16为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的另一应用场景示意图；
27.图17为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的另一应用场景示意图；
28.图18为本技术实施例提供的中继设备的一个结构示意图。
具体实施方式
29.物联网(internet of things，iot)希望通过通信技术将人与物，物与物进行连接。在智能家居和工业数据采集等局域网通信场景一般采用短距离通信技术，但对于广范围和远距离的通信场景则需要采用远距离通信技术。低功率广域网(low-power wide-area networks,lpwan)正是为满足物联网中广范围和远距离的通信场景应运而生的远距离无线通信技术。
30.lora定义了一种应用于lpwan的无线调制方式，在定义了lpwan无线调制方式的基础上，还在数据链路层定义了媒体访问控制(medium access control,mac)协议，远程广域网(long-range wide-area networks,lorawan)进一步定义了通信协议和基于通信协议和mac协议的网络架构。
31.请参阅图1，图1是lorawan网络架构的一个示意图。lorawan网络架构的拓扑结构是一个“星中之星”，是一种星型或星型对星型拓扑结构。在如图1所示的lorawan网络架构中，包括终端设备、网关设备、网络服务器和应用服务器。终端设备通过单个无线跳与网关通信；网关使用更高吞吐量的回程接口，例如以太网、3g/4g、卫星或wi-fi将从终端设备接收到的数据发送到网络服务器；网络服务器对终端设备发送的数据包进行解码，执行安全检查，并将数据发送到应用服务器。网络服务器还向终端设备发送确认(acks)。网络服务器连接终端设备、网关和最终的用户应用程序，同时确保整个lorawan网络中数据路由的可靠和安全。
32.lorawan网络的通信协议包括：
33.(1)节点只能把数据发给网关，节点与节点之间是无法产生通讯的；
34.(2)网关与网关之间也是无法产生通讯的；
35.(3)多个节点模块对应一个网关进行通信收发；
36.(4)网关有8个并收通道，每个通道对应一个频率，每个通道分别可以接收所有的扩频因子(spreading factor,sf)；
37.(5)发射间隔随机，每一包数据所用的通道随机，就可以极大减少数据冲撞的可能；
38.(6)不同的sf不会相互干扰。
39.在上述lorawan网络的通信协议中，因为数据传输具有随机性，所以数据传输会存在冲突。当连接到一个网关的终端设备的传输数量超过共享的信道数量时，数据传输时冲
突的严重程度会增加，lorawan网络的吞吐量会受到冲突干扰的限制。
40.为了缓解这个问题，在lorawan网络的通信协议中进一步定义了占空比限制，即规定在传输两个数据包之间有一段时间不能传输任何内容，也包括ack。以此达到降低冲突严重性的目的。例如，当占空比限制为1％时，lorawan网络的通信协议确保任何两个连续数据包传输之间的间隔至少为第一个数据包的99倍，在此期间不能传输任何内容。
41.在上述lorawan网络的通信协议中，由于存在捕获效应和不完全正交性，终端设备在数据传输中存在着公平性不足的问题。网关设备仅可以恢复在网关处具有最大接收功率的终端设备发送的数据包，而无法恢复在网关处恢复接收功率较小的终端设备发送的数据包。距离网关设备较远的终端设备发送的数据包在网关设备处具有较小的接收功率，这导致远离网关的终端设备的吞吐量较低，并且远离网关的终端设备的传输可靠性较低。远离网关的终端设备通常会多次重新传输其数据包来保证成功传输，从而增加网络负载和冲突次数，导致延迟增加、数据包传递率和吞吐量降低。
42.通过加入中继设备辅助终端设备与网关设备之间的通信，可以解决lorawan网络中终端设备的数据传输存在的公平性不足的问题。加入中继设备可以使远离网关设备的终端设备也能够通过中继设备连接到网关设备，从而使远离网关的终端设备发送的数据包不会被网关设备屏蔽。
43.基于lorawan的中继辅助网络架构包括单中继辅助网络架构和多中继辅助网络架构。
44.请参阅图2，图2为基于lorawan的单中继辅助网络架构。在如图2所示的基于lorawan的单中继辅助网络架构中，三角形1表示终端，五角星2表示中继设备，方形盒子3表示网关设备。
45.当终端设备需要中继辅助与网关设备通信时，中继设备加入需要中继辅助通信的终端设备与网关设备的通信链路中，终端设备向网关设备发送的数据包通过该中继设备转发至网关设备。在lorawan网络中，数据传输需要符合占空比限制，中继设备在同一时间段只转发来自一个终端设备的数据包，当终端设备向中继设备发送数据包后，终端设备进入占空比限制时间段不再发送数据包，中继设备向网关设备转发数据包后，中继设备进入占空比限制时间段，由于终端设备已经进入占空比限制时间段，所以中继设备不会收到来自终端设备的数据包。
46.但是，单中继设备不足以满足终端设备与网关设备的辅助通信需求。为了应对大量终端设备的中继辅助通信需求，可以采用基于lorawan的多中继辅助网络架构。
47.请参阅图3，图3为基于lorawan的多中继辅助网络架构。在如图3所示的基于lorawan的多中继辅助网络架构中，三角形4表示终端，五角星5表示多个中继设备，方形盒子6表示网关设备。
48.为了满足大量终端设备与网关设备的中继辅助通信需求，需要提高中继设备的使用效率，因此每个中继设备在同一时间段需要辅助多个终端设备与网关设备的通信。在lorawan网络中，数据传输需要符合占空比限制。当一个终端向中继设备发送数据包后，中继设备将该终端设备发送的数据包转发至网关设备，中继设备进入占空比限制时间段。当另一个终端设备可以向中继设备发送数据包时，由于中继设备已经转发了前一个终端设备的数据包而进入占空比限制时间段，无法转发另一个终端设备发送的数据包，所以另一个
终端设备发送的数据包失败，需要多次向中继设备重传，待中继设备处于空闲发送时隙时将重传后的数据包转发至网关设备。
49.终端设备多次重传数据包会导致lorawan网络吞吐量降低和传输干扰增加；当终端设备发送的数据包较多时，中继设备的上传时隙被全部占用，终端设备发送的部分数据包始终无法转发至网关设备，导致lorawan网络通信的可靠性较低。在基于lorawan的多中继辅助网络架构中，如何提高吞吐量和可靠性成为亟待解决的问题。
50.为了解决上述问题，本技术提供了一种基于远程广域网络的中继辅助通信方法和相关装置。
51.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
52.附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
53.应当理解，在此本技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本技术。如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
54.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
55.还应当理解，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
56.请参阅图4，图4为本技术实施例提供的基于lorawan的多中继辅助通信网络架构的一个示意图。
57.在如图4所示的基于lorawan的多中继辅助通信网络架构中，包括一个网关、多个中继设备和多个终端设备，其中三角形表示终端，五角星表示中继设备，方形盒子表示网关设备。
58.路径10表示终端设备11可以在某个时间段内将数据包直接发送给网关设备8。
59.终端11向网关设备8发送的消息可以被多个中继同时接收。
60.路径9表示终端设备11可以通过中继设备7发送数据包，由中继设备转发至网关设备8。
61.中继设备7不仅可以转发终端设备11发送的数据包，还可以转发一定区域内其他终端设备发送的数据包。
62.中继设备会将处于监听状态时接收的所有数据包都收集起来，在空闲发送时隙时将收集起来的数据包生成一个累积的数据包向网关设备发送。
63.在生成一个累积数据包时，可以对收集起来的数据包进行过滤。具体的过滤方法可以基于功率过滤，也可以根据时间过滤。
64.基于图4所示的基于lorawan的多中继辅助通信网络架构，本技术实施例提供了本技术实施例提供了一种基于远程广域网络的中继辅助通信方法。
65.请参阅图5，图5为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的
一个步骤流程图。
66.501、当处于第一时间段时，根据目标终端集合发送的目标数据包集合确定未转发数据包集合。
67.一个中继设备用于辅助包括至少两个终端的目标终端集合与网关设备的通信。目标终端集合在第一时间段内向该中继设备发送了目标数据包集合。
68.中继设备具有收集数据包的功能，中继设备可以从目标终端集合发送的目标数据包集合中收集全部或部分数据包，并依据目标终端集合发送的数据包是否已经由中继设备转发至网关设备，确定未转发数据包集合。
69.第一时间段与中继设备的占空比限制时间段是具有重合部分的，第一时间段还可以包括占空比限制时间段，或者第一时间段可以是占空比限制时间段内的一段时间。根据第一时间段与占空比限制时间段的关系，可以采用不同的策略从目标终端集合发送的目标数据包集合中确定未转发数据包集合。
70.502、根据未转发数据包集合确定待转发数据包集合。
71.中继设备根据目标终端集合发送的目标数据包集合确定未转发数据包集合后，还需要进一步根据未转发数据包集合中确定待转发数据包集合。待转发数据包集合可以是未转发数据包集合，也可以是将未转发数据包集合按照预设的策略，依据未转发数据包集合中数据包的特点筛选后得到的。
72.503、根据待转发数据包集合生成一个累积数据包。
73.中继设备将已经确定的待转发数据包集合中的多个数据包生成一个累积的数据包。
74.504、当处于发送时隙时，向网关设备发送一个累积数据包。
75.当中继设备不处于占空比限制时间段时，中继设备处于发送时隙中，此时可以向网关设备发送数据包。中继设备在生成一个累积数据包之后，将该一个累积数据包向网关设备发送。
76.本技术实施例中，在根据目标终端集合发送的目标数据包集合确定未转发数据包集合之后，中继设备可以根据多种策略进一步从未转发数据包集合中筛选待转发数据包集合。
77.请参阅图6，图6为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的一个步骤流程图，图6中步骤5021是图5中步骤502的一种具体的实施方法。
78.5021、根据未转发数据包集合中每个未转发数据包的发送功率确定待转发数据包集合。
79.从未转发数据包集合中确定待转发数据包集合可以采用多种不同的策略，在本技术实施例中可以根据未转发数据包集合中每个未转发数据包的发送功率确定待转发数据包集合。
80.本技术实施例中，根据未转发数据包集合中每个未转发数据包的发送功率确定待转发数据包集合还可以进一步采用多种策略根据数据包的发送功率筛选。
81.请参阅图7，图6为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的一个步骤流程图，图7中步骤50211是图6中步骤5021的一种具体的实施方法。
82.50211、当第一数据包集合的发送功率大于第二数据包集合的发送功率时，确定第
一数据包集合为待转发数据包集合。
83.与中继设备距离不同的终端设备具有不同的发送功率，远离中继设备的终端设备的数据包发送功率较小，距离中继设备较近的终端设备的数据包发送功率较大。目标终端集合中包括第一终端和第二终端，未转发数据包集合中包括第一终端发送的第一数据包集合和第二终端发送的第二数据包集合。
84.当第一数据包集合的发送功率大于第二数据包集合的发送功率时，确定第一数据包集合为待转发数据包集合。
85.图8为本技术实施例提供的基于功率的终端设备传输过滤的示意图。如图8所示的基于功率的终端设备传输过滤的示意图中包括中继12及其周围的圆，这些圆表示在该范围内终端设备发送的数据包的不同功率。在圆13内终端设备的发送功率将远远大于圆14和圆15之间的功率。可以将圆13对应的终端设备的数据包确定为待转发数据包集合，而将圆14和圆15对应的终端设备的数据包丢弃。
86.本技术实施例中，根据目标终端集合发送的目标数据包集合确定未转发数据包集合可以具有多种策略。
87.请参阅图9，图9为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的一个步骤流程图，图9中步骤5011至5012是图5中步骤501的一种具体实施方法。
88.5011、当处于第一时间段时，从目标数据包集合中确定目标终端集合在第二时间段内发送的第三数据包集合。
89.中继设备具有收集不同终端在不同时间段发送的数据包的功能。基于实际需求，设置策略为中继设备从目标终端集合发送的目标数据包集合中仅接收目标终端集合在第二时间段内发送的第三数据包集合。
90.图10为本技术实施例提供的基于时间的终端设备传输过滤的示意图。每个中继可以在指定的时间段(d)内接收终端发送的数据包。在(n-1)d的时间内，中继将不接收来终端设备发送的数据，n为中继总数。
91.网关可以给每个中继分配一个索引，或者可以将索引预编程到中继中。例如，中继i(i∈{1,2,3,...,n})可以在0到(n-1)d的时间中接收时间长度为(i-1)d到(i)d内终端所发送的数据包，其中(n-1)d可能小于fd。
92.整个区域可以被划分为如图10所示的四个区域，每个区域中至少有一个中继正在监听终端设备的传输。在一个给定的区域中，当其中一个中继正在监听终端设备时，同一区域中的其他中继可能处于睡眠状态，因此它们不监听终端设备的传输。
93.多个中继会被分配到索引为z(z∈{1,2,...,z})的区域中，中继i∈{1,2,...,iz}(iz表示区域z中中继的数量)一旦加入网络或者区域，区域索引就可以与编程到中继中。基于区域索引z和中继索引i，中继i可以接收时间长度为(i-1)dz到(i)dz的内终端设备的传输的数据包。每个区域的持续时间dz由网关设备确定，并且可以广播给每个中继设备。网关设备可以根据tdma的帧持续时间fd和每个区域的中继数量来确定dz。例如，一个给定的区域中中继设备的数量为iz，那么有dz＝fd/iz。
94.5012、确定第三数据包集合为未转发数据包集合。
95.将中继在第二时间段内接收的目标终端集合发送的第三数据包集合确定为未转发数据包集合。
96.结合上述介绍，下面对本技术实施例中累积数据包的生成方法进行介绍。
97.请参阅图11，图11为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的一个步骤流程图，图11中步骤5031至5033为图5中步骤503的一种具体实施方法。
98.5031、当待转发数据包集合的数据包数量大于发送时隙的最大数据包转发量时，从待转发数据包集合中确定最大转发量待转发数据包集合。
99.每个发送时隙可以发送的数据包容量是有限的，不能无限得将待转发的数据包生成一个累积数据包，该一个累积数据包必须是能够在一个发送时隙所给定的时间内完成发送的，不会出现该一个累积数据包在一个发送时隙内没有完成发送的情况。所以，每个发送时隙都对应一个最大数据包转发量，该最大数据包转发量表示在一个发送时隙内可以发送的数据包容量相当于多少个普通的数据包。
100.当待转发数据包集合中的数据包数量大于发送时隙的最大数据包转发量时，从待转发数据包集合中筛选出小于等于最大数据包转发量的数据包集合，组成最大转发量待转发数据包集合。
101.5032、将所述最大转发量待转发数据包集合生成一个累积数据包。
102.将筛选完成的最大转发量待转发数据包集合生成一个累积数据包。
103.5033、当数据包数量小于等于最大数据包转发量时，将待转发数据包集合生成一个累积数据包。
104.当待转发数据包集合中的数据包数量小于等于最大数据包转发量时，直接将待转发数据包集合生成一个累积数据包。
105.结合上述介绍，下面对本技术实施例中发送时隙的确定方法进行介绍。请参阅图12，图12为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的一个步骤流程图，基于图5所示实施例，图12所示实施例还包括步骤505和506。
106.505、接收网络服务器发送的tdma帧持续时间信息和中继预分配时间段信息。
107.中继设备接收网络服务器发送的表示每个tdma帧的时长的tdma帧持续时间信息和表示网络中其他中继已经预分配的发送时隙的时间段信息。
108.506、根据tdma帧持续时间信息和中继预分配时间段信息确定发送时隙。
109.中继设备根据tdma帧持续时间信息和中继预分配时间段信息确定本中继可以使用的发送时隙。
110.本技术实施例中，向网关设备发送一个累积数据包可以通过扩频因子发送。
111.请参阅图13，图13为本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方法的一个步骤流程图，图13中步骤5041为图5中504的一种具体实施方法，基于图5所示实施例，图13所示实施例还包括步骤507。
112.507、接收网络服务器发送的目标sf信息。
113.网络服务器将用于向网关设备发送一个累积数据包的可以使用的扩频因子分配给中继设备，中继设备接收网络服务器分配的目标sf信息。
114.5041、当处于发送时隙时，通过目标sf向网关设备发送一个累积数据包。
115.当处于发送时隙时，中继设备通过网络服务器分配的目标sf向网关设备发送一个累积数据包。
116.结合上述介绍，下面对本技术实施例提供的基于远程广域网络的中继辅助通信方
法得应用场景进行介绍。
117.图14以流程图的形式展示了本技术实施例的总体算法。首先，中继发送一个请求到网络服务器申请加入网络，然后等待网络服务器的同意加入网络的消息。一旦请求被接受，中继将通过网关获得以下与网络服务器相关的信息：
118.(1)上行链路tdma帧持续时间；
119.(2)每个中继的时隙持续时间；
120.(3)分配用于上行链路传输的时隙给给定的中继；
121.(4)用于上行链路传输的sf；
122.随后，中继决定需要对哪些上行链路的数据包进行过滤。然后中继根据所选择的数据包过滤方法对数据包进行累积，并在指定的时隙和sf内将累积的数据包转发给网关。
123.在数据包过滤方法的另一个实施方案中，可以同时采用基于时间和基于功率进行过滤。图15展示了一个中继及其周围的圆，这些圆表示在该范围内终端设备不同的发送功率。图15中有4个区域，在帧持续时间fd内每个区域中至少有一个中继选择一个时间段dz去监听终端设备的数据传输。同样地，设nu为在时间跨度ts内中继能够发送的最大累积数据包的数量。如果一个中继在dz的时间内收到n
rx
个数据包，则中继会选择最大接收功率的max(nu,n
rx
)个数据包，并且在指定的时隙中将其作为一个累积的数据包发送出去。
124.本发明实施方案的框架由五种不同类型的流量组成。第一种流量包括由终端设备向中继或者网关的上行链路传输。第二种流量是由中继到网关的上行链路传输的信息(终端设备发送到中继且经过过滤后的信息数据)。第三种流量是由网关到中继的下行链路传输信标。信标信号由网关传输的，它可以帮组中继同步时隙和解决时隙误差。第四章流量是由网关lorawan通过下行链路传输到终端设备和中继。第五种流量是acks。终端设备和中继在上行链路中传输的acks是由网络服务器通过网关分别发送给终端设备和中继。从网络服务器到终端设备和中继在下行链路中传输的acks由终端设备和中继分别通过网关发送到网络服务器。
125.本技术实施例中图16展示了在sf 9上一个信标由网关向中继广播。信标能够帮助中继去同步它们的时隙。在sf 7上，中继会在各自的时隙中(时间长度为ts)将数据包发送到网关。在本实施方案中，终端设备在sf 7到12上通过aloha协议发送它们的数据包。如果一个中继正在sf 7上发送数据到网关，那么同时就会有一个终端设备在传输数据，也会同时存在干扰。在图8中，两个终端设备对中继2(r2)的传输存在干扰，可以在网关中利用信道编码和捕获效应对干扰进行处理。在示例中只有12个中继，因此在中继12(r12)传输后，终端设备可以通过sf 7直接与网关通信且不会受到任何中继的干扰。
126.在如图16所示的实施例中，如果网络服务器允许终端设备只在sf 8到12上传输，则可以完全避免来自终端设备的干扰。但是这样整体设计会非常低效的，因为当中继不进行传输时，sf 7将不会被使用。
127.在本技术实施例的另一个应用场景中，当至少有100个中继时，可以避免中继和终端设备之间的干扰且不会造成任何低效的情况。图17展示了一个帧结构，其中100个中继在sf 7上将它们的数据包发送到网关。在该例子中，由于网络服务器不允许终端设备在sf 7中传输，因此在中继的传输中不会受到终端设备的干扰。
128.本技术实施例还提供一种中继设备，该中继设备包括通过系统总线连接的处理
器、存储器和网络接口，其中，存储器可以包括非易失性存储介质和内存储器。
129.非易失性存储介质可存储操作系统和计算机程序。该计算机程序包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器执行任意一种基于远程广域网络的中继辅助通信方法。
130.处理器用于提供计算和控制能力，支撑整个计算机设备的运行。
131.内存储器为非易失性存储介质中的计算机程序的运行提供环境，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行任意一种基于远程广域网络的中继辅助通信方法。
132.该网络接口用于进行网络通信，如发送分配的任务等。本领域技术人员可以理解，图18中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
133.应当理解的是，处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
134.本技术的实施例中还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序中包括程序指令，所述处理器执行所述程序指令，实现本技术实施例提供的任一项基于远程广域网络的中继辅助通信方法。
135.其中，所述计算机可读存储介质可以是前述实施例所述的计算机设备的内部存储单元，例如所述计算机设备的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述计算机设备的外部存储设备，例如所述计算机设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(smart media card，smc)、安全数字(secure digital，sd)卡、闪存卡(flash card)等。
136.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。