互联网正在逐渐转变为对可连接的各种对象、设备和终端进行连接的扩展网络(被称为“物联网”)。对网络已出现新要求，特别是对具有比传统蜂窝网络更大覆盖范围并允许限制专用于经连接的设备的通信能耗的无线网络的要求。在这些提供低能耗的远程无线网络(“低功率广域网(lpwan)”)中，可提及基于lora(longrange，长距离)技术的网络。lora技术在由术语“ism频带”(工业，科学和医学)所知的、包括可在工业、科学和医学应用中自由使用的频带的频带上操作。
基于lora技术的网络(下文中称为“lora网络”)由基站或网关组成。网关能够检测在其区域中由设备或终端(“终端设备”)发送的消息，并将检测到的消息发送到至少一个集中式服务器(“中央网络服务器”)，至少一个集中式服务器将对检测到的消息进行处理。
在lora网络中，终端设备不连接到网关。因此，终端设备的范围内的每个网关可用作所述终端设备与集中式服务器之间的中继。如果网关对由终端设备(上行链路)发送的消息进行解码，则网关将经解码的消息重新发送到中央服务器以进行处理。如果必须从集中式服务器向所述终端设备(下行链路)发送消息，则集中式服务器负责确定哪个网关必须中继该消息。如上所述的网关与lora网络的终端设备之间的每次通信均使用已知为lorawan的协议来完成。
如传统的蜂窝网络那样，可设想若干类型的网关。通常置于高点的网关(称为宏网关)将覆盖广泛的地理区域。其它网关(称为毫微微网关)将具有较小的地理覆盖范围，但用于中继来自例如建筑物中未被宏网关覆盖的区域中的终端设备的通信。
在lora网络中，每个网关周期性地发射被称为信标的信号，以便为支持其的终端设备(下文中称为b类终端设备)提供具有一定的服务品质的通信服务。由lora网络中的网关发送的所有信标必须彼此同步。这种同步通常通过将每个网关(即每个网关的时钟)从属于基准信号(如gps(全球定位系统)无线电信号)来获得。这种同步解决方案首先要求每个网关具有同步装置，例如用于对同步信号进行解码的装置(例如，gps模块)，其次要求每个网关处于能够接收所述同步信号的情况。
大多数宏网关配备有通常使用gps无线电信号的同步装置。然而，一些宏网关可能至少暂时地超出gps信号的范围。此外，并不罕见的是室内部署的毫微微网关未简单地配备有同步装置。因此，一些网关至少暂时不能通过传统上在lora网络中所使用的装置来同步它们自己。
期望克服现有技术的这些缺点。特别期望提出如下方法，即，该方法使得lora网络中的超出另一技术的基准无线电信号的范围或者不具有同步装置的网关自身同步，以便能够发送与由lora网络的b类网关发送的信标同步的信标。
此外，期望提出如下方法，即，该方法易于以低成本实施，并且特别是在不需要在lora网络中的网关中添加例如gps模块的附加模块的情况下实施。
根据本发明的第一方面，本发明涉及用于使提供低能耗的远程无线网络中的网关同步的方法，该方法旨在使网关根据通信模式(已知为b类)起作用，其中，通信时段通过由支持所述模式的网络中的每个网关(称为b类网关)的信标的周期性发射来限定，信标传输在每个b类网关之间同步，每个通信时段被划分成预定义数量的子时段，根据所述模式而起作用的网络的终端设备能够仅在已分配给其的子时段期间，通过b类网关与服务器双向地进行通信。该方法包括：当其由第一网关实施时，通过所述网络的至少一个第二网关向所述服务器发送包括同步辅助请求的帧；接收包括表示对来自配备有同步装置的所述网络中的网关(称为指定网关)的所述请求的响应的信息的帧，该指定网关为所述至少一个第二网关之中已由所述服务器指定的网关，所述帧的接收使第一网关确定至少一个通信时段，在所述至少一个通信时段期间，第一网关必须接收来自所述指定网关的帧(称为同步帧)；获得表示确定出的每个通信时段的子时段的信息，其中，确定出的每个通信时段的子时段由所述指定网关使用以传输同步帧，所述子时段与直接跟随在所述通信时段之后的信标具有预定义偏移；接收至少一个同步帧；以及针对接收到的每个同步帧：从接收所述同步帧的时刻和所述预定义偏移，确定发送用于所述网络中的每个b类网关的信标的至少一个下一时刻；以及在确定的每个下一传输时刻传输信标。
通过这种方式，第一网关至少暂时变成b类网关，因为第一网关可传输与网络中的其它b类网关的信标同步的信标。
在一个实施方式中，在发送包括同步辅助请求的帧之前，第一网关检查至少一个第二网关是否处于用于接收所述帧且用于将同步帧传输到第一网关的范围内，如果没有网关在范围内，则不发送包括同步辅助请求的帧。
在一个实施方式中，在发送包括同步辅助请求的帧之后，如果在预定时间之后没有接收到对于所述帧的响应，则第一网关通过发送新的同步辅助请求帧来更新同步辅助请求。
根据本发明的第二方面，本发明涉及用于使提供低能耗的远程无线网络中的网关同步的方法，该方法旨在使所述网关能够根据通信模式(称为b类)起作用，其中，通信时段通过由支持所述模式的所述网络中的每个网关(称为b类网关)的信标的周期性发送来限定，信标的发送在每个b类网关之间同步，每个通信时段被划分成预定义数量的子时段，根据所述模式起作用的网络的终端设备能够仅在分配给其的子时段期间通过b类网关与服务器双向地进行通信。当该方法由服务器实施时，该方法包括：接收至少一个请求，该请求包含由第一网关作出并由至少一个第二网关中继的同步辅助请求；检查同步辅助的可行性，当至少一个第二网关中的至少一个网关配备有同步装置时，同步辅助是可能的；当同步辅助是可能的时，指定配备有同步装置的第二网关(被称为指定网关)以用于中继到表示对于同步辅助请求的响应的第一网关信息，所述信息允许在至少一个通信时段的预定义子时段中由指定网关建立至少一个帧(被称为同步帧)到第一网关的传输，同步帧的每次传输使第一网关能够确定与所述网络中的每个b类网关的信标的传输时刻同步的、发送信标的至少一个时刻；以及将包括所述信息的请求传输到指定网关。
根据本发明的第三方面，本发明涉及用于使提供低能耗的远程无线网络中的网关同步的方法，该方法旨在使所述网关根据通信模式(称为b类)起作用，其中，通信时段是通过由支持所述模式的所述网络中的每个网关(称为b类网关)的信标的周期性发送来限定的，信标的发送在每个b类网关之间同步，每个通信时段被划分成预定义数量的子时段，根据所述模式而起作用的网络的终端设备能够仅在分配给其的子时段期间通过b类网关与服务器双向地进行通信。当该方法由所述网络中的为b类网关并且配备有同步装置的第二网关实施时，所述方法包括：接收来自服务器的请求，所述请求包括表示对于由第一网关做出的同步辅助请求的响应的信息，所述请求已由第二网关中继到所述服务器；向第一网关传输包括对于同步辅助请求的响应的帧，所述响应使第一网关能够确定第一网关在至少一个通信时段中的哪一个子时段中必须接收同步帧；以及在所述子时段中向第一网关传输至少一个同步帧，在所述子时段中接收同步帧使第一网关能够确定与所述网络中的每个b类网关传输信标的时刻同步地发送信标的至少一个时刻。
根据本发明的第四方面，本发明涉及用于使实施在提供低能耗的远程无线网络中的网关同步的方法，该方法旨在使网关能够根据通信模式(称为b类)而起作用，其中，通信时段是通过由支持所述模式的所述网络中的每个网关(称为b类网关)的信标的周期性发送来限定的，信标的发送在每个b类网关之间同步，每个通信时段被划分成预定义数量的子时段，根据所述模式而起作用的网络的终端设备能够仅在分配给其的子时段期间通过b类网关与服务器双向地进行通信。该方法由系统实施并且包括由第一网关实施的根据第一方面的方法、由作为b类网关并且配备有同步装置的第二网关(12a)实施的根据第二方面的方法以及由服务器实施的根据第三方面的方法。
根据一个实施方式，包括同步辅助请求的帧包括唯一标识符，该唯一标识符使服务器确定哪个网关已做出同步辅助请求。
根据一个实施方式，用于传输同步帧的子时段由第一网关确定，并且表示对于同步辅助请求的响应的信息包括表示所述子时段的信息。
根据一个实施方式，用于传输同步帧的子时段由服务器确定，并且包括同步辅助请求的帧包括表示所述子时段的信息。
根据一个实施方式，所述方法被实施预定义时间。
根据一个实施方式，多个同步帧以预定义周期传输。
根据一个实施方式，当用于传输同步帧的子时段与属于用于其它通信的第二网关的子时段一致时，服务器暂时或明确地指定所述网络中的配备有同步装置的另一b类网关以用于将至少一个同步帧传输到第一网关。
根据一个实施方式，在发送包括同步辅助请求的帧之前，第一网关使用与服务器的直接通信链路向所述服务器传输初步同步辅助请求，以触发服务器实施预处理过程，从而使得所述服务器确定是否能够使所述第一网关传输包括所述同步辅助请求的帧。
根据一个实施方式，在发送包括所述同步辅助请求的帧之前，服务器向第一网关发送请求，从而请求第一网关发送包括同步辅助请求的帧。
根据一个实施方式，表示对于同步辅助请求的响应的信息包括：使包括第一网关的多个网关能够确定通过所述网络中的每个b类网关发送信标的至少一个未来时刻的信息，并且在确定出的每个未来发送时刻传输信标。
根据一个实施方式，网络为lora网络。
根据本发明的第五方面，本发明涉及网关类型的设备，所述网关类型的设备包括用于实施根据第一方面的方法的装置。
根据第六方面，本发明涉及网关类型的设备，所述网关类型的设备包括用于实施根据第三方面的方法的装置。
根据本发明的第七方面，本发明涉及服务器类型的设备，所述服务器类型的设备包括用于实施根据第二方面的方法的装置。
根据第八方面，本发明涉及系统，所述系统包括根据第五方面的至少一个设备、根据第六方面的至少一个设备和根据第七方面的一个设备。
通过阅读下文中结合附图给出的示例性实施方式的描述，上文中提及的本发明的特征以及其它特征将更清楚地显现，在附图中：
-图1示意性地示出了实现本发明的lora网络；
-图2a示意性地示出了包括在服务器中的处理模块；
-图2b示意性地示出了包括在不具有同步装置的网关中的处理模块；
-图2c示意性地示出了包括在具有同步装置的网关中的处理模块；
-图3a示意性地示出了根据本发明的用于使不具有同步装置的网关同步的方法的第一示例；以及
-图3b示意性地示出了根据本发明的用于使不具有同步装置的网关同步的方法的第二示例。
在下文中在lora网络的背景下对本发明进行描述。然而，本发明也应用在用于提供低能耗的所有类型的远程无线网络的其它背景中，其中，基站以同步的方式发送信标。
此外，应注意，在下文中描述了包括服务器的lora网络。术语“服务器”在此处是通用术语，其可表示连接在一起的一个服务器或多个服务器，包括适用于对由lora网络中的终端设备所使用的应用进行管理的应用服务器。
图1示意性地示出了实现本发明的lora网络。
在图1的示例中，lora网络1包括服务器10、三个宏网关12a、12b和12c、毫微微网关11和终端设备13。宏网关12a(以及分别地，宏网关12b、宏网关12c和毫微微网关11)通过通信链路15a(以及分别地，通过通信链路15b、通信链路15c和通信链路15d)与服务器10进行通信。该链路通常是ip(网际协议)网络上的链路，该链路的物理介质具有较小重要性(有线和/或无线)，其在下文中被称为到服务器10的直接链路，即使实际上多个网络节点可将网关与所述服务器10分开。宏网关12a(以及分别地，宏网关12b、宏网关12c和毫微微网关11)使用lora技术通过无线通信链路14a(以及分别地，通过无线通信链路14b、无线通信链路14c和无线通信链路14d)与终端设备13进行通信。毫微微网关11通过无线通信链路16与宏网关12a进行通信。毫微微网关11可通过未示出的无线通信链路以相同的方式与宏网关12b、12c进行通信。网关之间的每次通信均使用与lorawan协议支持的无线电接口相同的无线电接口完成以与终端设备进行通信。因此，网关被暂时接受作为终端设备。
服务器10包括处理模块100。毫微微网关11包括处理模块110。每个宏网关12a、12b和12c包括处理模块120。仅示出了网关12a的处理模块120。
应注意，终端设备与网关之间的通信以及lora网络的网关之间的通信使用与lorawan协议兼容的帧，这些帧包括能够包含地址的仅一个字段(不包含任何地址的信标除外)。与lorawan协议兼容的帧在上行链路方向上以广播模式发送，即，发送到服务器10；并且在下行链路方向上以单播模式或多播模式发送，即，从服务器10发送。在下文中，将涉及以广播模式发送的帧的方向，并以对于本领域技术人员显而易见的方式消除任何不明确性。服务器10与网关(宏网关12a、12b和12c以及毫微微网关11)之间的通信使用例如基于请求的http类型的协议。
当终端设备13希望发送包含应用数据和/或控制信息的帧(称为上行链路帧)时，所述上行链路帧以广播模式传输。终端设备13的范围内的每个网关(此处为宏网关12a、12c和12b以及毫微微网关11)接收上行链路帧并将接收到的上行链路帧插入到http请求(称为上行链路http请求)中，插入有上行链路帧的http请求被传输到服务器10。然后，服务器10从接收到上行链路帧的每个网关接收上行链路http请求。接着，服务器10将应用数据发送到与终端设备13相关联的应用服务器(未示出)，并对控制信息进行管理。
当服务器10必须发送来自应用服务器的应用数据和/或希望将控制信息发送到终端设备13时，服务器10创建用于待传输到终端设备13的下行链路帧的创建所需的信息，并将该信息插入到http请求(称为下行链路http请求)中，并且将该请求发送到接收上行链路帧的网关之中指定的单个网关(此处为宏网关12a、12b或12c或者毫微微网关11中的一个)。从包含在下行链路http请求中的信息提取旨在用于终端设备13的应用数据和/或控制信息，接着通过指定的网关以广播模式以帧的形式将提取到的应用数据和/或控制信息传输到终端设备13。应注意，服务器10能够唯一地标识lora网络1中的所有网关。
在图1中的示例中，假设毫微微网关不具有任何同步装置，但是每个宏网关具有这种装置(例如，gps模块)。然而，lora网络1中不具有同步装置的网关也将能够是宏网关12a、12b和12c中的一个。
lora网络中存在两种通信模式：称为a类的第一通信模式和称为b类的第二通信模式。
在a类通信模式中，根据a类通信模式起作用的终端设备(称为a类终端设备)已将上行链路帧发送到服务器，该终端设备在上行链路帧的传输之后限定两个接收窗口。每个接收窗口表示使a类终端设备监听包含来自服务器的数据的下行链路帧的时段。因此，两个接收窗口表示：服务器具有仅两个机会在发送上行链路帧之后与终端设备进行通信。a类终端设备与服务器之间的双向传输只能在a类终端设备的主动下完成。这是因为a类终端设备仅在两个接收窗口期间进行监听以接收下行链路帧，以便节省能量。
在b类通信模式中，过程被建立为使得根据b类操作模式起作用的终端设备(称为b类终端设备)仅在与服务器协商的精确时刻唤醒。为此，通信时段被限定。每个通信时段通过lora网络中的网关的信标的周期性发送来限定，通信时段位于两个信标之间。每个通信时段被划分为由lorawan协议预定义的多个子时段(“ping时隙”)。lora网络的b类终端设备可仅在已分配给其的一定数量的子时段期间，通过支持b类通信模式的网关(称为b类网关)与服务器双向地进行通信。实际上，在lora网络中，信标周期性地以“128s”的时段发送，并且“30ms”的子时段分布在每个信标之后的“122.880s”的通信时段上。通信时段的每个子时段是相对于构成所述通信时段的两个信标中的每个的固定位置。因此，在通信时段之前(以及分别地，在其之后)的信标与所述通信时段的每个子时段之间存在由lorawan协议预定义的间隔。这样，由lora网络中网关发送信标，以便以足够精度彼此同步，从而无错误地支持b类通信模式是重要的。
应注意，连接到lora网络的终端设备默认为以a类通信模式起作用，并且应终端设备的要求，终端设备可改变为b类通信模式。
宏网关12a、12b和12c是b类网关。毫微微网关11最初是a类网关。根据本发明的同步方法能够使毫微微网关11至少暂时地变成b类网关。
图2a示意性地示出了包括在服务器10中的处理模块100的硬件架构的示例。
根据图2a中所示的硬件架构的示例，通过通信总线1000连接的处理模块100包括处理器或cpu(中央处理单元)1001、随机存取存储器(ram)1002、只读存储器(rom)1003、诸如硬盘的存储单元或诸如sd(安全数字)卡读取器的存储介质读取器1004、能够使处理模块100与其它模块或设备进行通信的至少一个通信接口1005。例如，通信接口1005能够使处理模块100与服务器10的其它模块或者与诸如宏网关12a、12b、12c和毫微微网关11的其它设备进行通信。
处理器1001能够执行从rom1003、从外部存储器(未示出)、从存储介质(如sd卡)或者从通信网络加载到ram1002中的指令。当服务器10通电时，处理器1001能够从ram1002读取指令并执行读取到的指令。在一个实施方式中，这些指令形成计算机程序，以通过处理器1001完全或部分地实现下文中结合图3a和图3b描述的方法。
图2b示意性地示出了包括在毫微微网关11中的处理模块110的硬件架构的示例。
根据图2b中所示的硬件架构的示例，通过通信总线1100连接的处理模块110包括处理器或cpu(中央处理单元)1101、随机存取存储器(ram)1102、只读存储器(rom)1103、诸如硬盘的存储单元或诸如sd(安全数字)卡读取器的存储介质读取器1104、能够使处理模块110与其它模块或设备进行通信的至少一个通信接口1105。例如，通信接口1105能够使处理模块110与服务器10、与宏网关12a、12b和12c或者与终端设备13进行通信。
处理器1101能够执行从rom1103、从外部存储器(未示出)、从存储介质(如sd卡)或者从通信网络加载到ram1102中的指令。当毫微微网关11通电时，处理器1101能够从ram1102读取指令并执行读取到的指令。在一个实施方式中，这些指令形成计算机程序，以通过处理器1101完全或部分地实现下文中结合图3a和图3b描述的方法。
图2c示意性地示出了包括在宏网关12a中的处理模块120的硬件架构的示例。
根据图2c中所示的硬件架构的示例，通过通信总线1200连接的处理模块120包括处理器或cpu(中央处理单元)1201、随机存取存储器(ram)1202、只读存储器(rom)1203、诸如硬盘的存储单元或诸如sd(安全数字)卡读取器的存储介质读取器1204、能够使处理模块120与其它模块或设备进行通信的至少一个通信接口1205。例如，通信接口1205能够使处理模块120与服务器10、与毫微微网关11或者与终端设备13进行通信。
处理器1201能够执行从rom1203、从外部存储器(未示出)、从存储介质(如sd卡)或者从通信网络加载到ram1202中的指令。当宏网关12a通电时，处理器1201能够从ram1202读取指令并执行读取到的指令。在一个实施方式中，这些指令形成计算机程序，从而通过处理器1201完全或部分地实现下文中结合图3a和图3b描述的方法。
结合图3a和图3b描述的方法可通过由可编程机器(例如，dsp(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令而以软件形式实现，或者通过机器或专用部件(例如，fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)而以硬件形式实现。
图3a示意性地示出了根据本发明的用于使不具有任何同步装置的网关同步的方法的第一示例。
在图1中的示例中，应用该方法以使毫微微网关11同步，以便能够使毫微微网关11变成b类网关。在该方法中，不具有任何同步装置的毫微微网关11由另一网关(此处为具有同步装置的网关12a、12b和12c中的一个)辅助以实现其同步。
在步骤32中，毫微微网关11的处理模块11通过位于毫微微网关11附近的网关，将包括同步辅助请求的上行链路帧(称为同步辅助请求帧)发送到服务器10。为此，毫微微网关11暂时充当终端设备。同步辅助请求帧以多播模式发送。
在步骤33、34和35期间，由处于毫微微网关11的范围内的每个网关(此处为宏网关12a、12b和12c)接收同步辅助请求帧的副本。在步骤33、34和35期间，通过已接收到所述帧的每个网关，将同步辅助请求帧的内容插入到旨在用于服务器10的上行链路http请求中。已接收到同步辅助请求帧的每个网关接着将包含同步辅助请求的上行链路http请求发送到服务器10。
在步骤32处发送的同步辅助请求包括唯一标识符addid，唯一标识符addid能够使服务器10确定哪个网关已进行同步辅助请求。唯一标识符addid类似于地址。因此，在下文中考虑的是唯一标识符addid表示地址(称为同步地址)。在图1的示例中，同步辅助请求包括毫微微网关11的唯一标识符addid。假设服务器10能够唯一地将唯一标识符addid与lora网络1的网关相关联，其中，唯一标识符addid通过同步辅助帧接收，并且lora网络1的网关将所述唯一标识符addid插入到所述同步辅助帧中。在一个实施方式中，当lora网络1中的每个网关安装在lora网络1中时，其获得唯一标识符addid。
在一个实施方式中，同步辅助请求包括表示通信时段的子时段ps(“ping时隙”)的信息，其中，在该子时段ps期间，毫微微网关11希望另一网关向其传输同步帧。应注意，用于传输同步帧的子时段ps位于通信时段中的固定位置处。优选地，用于传输同步帧的子时段ps靠近包括所述子时段ps的通信时段之后的信标。例如，所述子时段ps是通信时段的最后一个子时段，而通信时段的最后一个子时段恰好位于紧接在包括所述子时段ps的通信时段之后的信标的发送之前。通过采取优选地位于信标的发送之前一点的子时段ps，限制了在所述信标之后的通信时段期间，毫微微网关11的时钟偏移的风险。在下文中对同步帧进行描述。
在一个实施方式中，在发送同步辅助请求帧之后，毫微微网关11启动时间计数器。如果在预定义的时段之后没有接收到对同步辅助请求帧的响应(超时(timeout))，则毫微微网关11可通过发送新的同步辅助请求帧来决定更新其同步辅助请求。此外，例如，在nr次(nr是大于0的整数)同步辅助请求更新之后，如果没有接收到对于所述请求的响应，则毫微微网关11结束其同步辅助请求。这样，毫微微网关无法在b类通信代码中起作用。
在步骤36期间，服务器10接收多个上行链路http请求，其中，多个上行链路http请求中的每个包含通过毫微微网关11做出并且通过宏网关12a、12b和12c中继的相同的同步辅助请求。
在步骤37中，处理模块100通过使用包含在所述请求中的唯一标识符addid来检查同步辅助请求确实来自lora网络1中的网关。步骤37是选择性的，因为其仅在存在可能由lora网络1中的网关接收来自除lora网络1以外的、lora网络中的网关的同步辅助请求帧的风险时实现。
在步骤38中，处理模块100检查同步辅助的可行性。为此，处理模块100检查对同步辅助请求进行中继的lora网络1的网关之中的至少一个网关是否能够帮助毫微微网关11进行同步。实际上必要的是使第一网关能够辅助第二网关的同步，使第一网关配备有例如gps模块的同步装置。此处假设配备有同步装置的每个网关已将该信息传输到服务器10。因此，处理模块100能够确定宏网关12a、12b和12c中的哪个网关配备有同步装置。此外，处理模块100知道lora网络1中的哪些网关处于毫微微网关11的范围内。这是因为处于该范围内的网关是已中继同步辅助请求的网关，即，在图1中示例的情况下为宏网关12a、12b和12c。如果中继同步辅助请求的网关中的至少一个配备有同步装置，则处理模块100认为同步辅助是可能的。否则，同步辅助是不可能的。
在步骤39中，处理模块100决定接受或拒绝，并向毫微微网关11发送包括表示该决定的信息的消息。
当同步辅助是不可能时，由处理模块做出的决定是拒绝。在这种情况下，发送到毫微微网关11的消息是拒绝消息。拒绝消息例如是包括表示拒绝的信息的下行链路http请求。在步骤40期间在链路15d上发送该消息。
在步骤41中，毫微微网关11的处理模块110接收拒绝消息并结束其对同步的尝试。
当同步辅助是可能时，处理模块100启用同步辅助。在这种情况下，在步骤42期间，处理模块100指定宏网关12a、12b或12c中的一个以用于中继表示对于同步辅助请求的响应的信息。例如，每个上行链路http请求包含以下信息，该信息表示由传输所述上行链路http请求的网关接收同步辅助请求帧的品质。处理模块100指定例如接收具有最佳品质的同步辅助请求帧的网关。在图1的示例中，宏网关12a由处理模块100指定。在一个实施方式中，被指定为响应同步辅助请求的网关也是提供同步辅助的网关。
在步骤43中，处理模块100将包括表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路http请求传输到宏网关12a。表示响应的信息包括请求同步辅助的网关(此处为毫微微网关11)的唯一标识符addid。如下文所述，表示在下行链路http请求中传输到宏网关12a的响应的信息，使其能够在至少一个通信时段的子时段ps中建立通过宏网关12a到毫微微网关11的至少一个同步帧的传输，从而能够使毫微微网关11确定与从lora网络1中的每个b类网关发送信标的时刻同步的发送信标的时刻。
在一个实施方式中，表示响应的信息还包括如果在同步辅助请求帧中子时段ps与由毫微微网关11的处理模块110提出的子时段不同，则表示必须用于传输同步帧的子时段ps的信息。
在一个实施方式中，表示响应的信息还包括由标识符(称为全局标识符pingaddid)表示的同步地址，其中，由标识符表示的同步地址是在同步辅助帧中用作目的地地址的地址，全局标识符pingaddid能够与在其同步辅助请求步骤32中由毫微微网关11使用的唯一标识符addid不同。这尤其有用，例如如果已由服务器10针对第二毫微微网关(未在图3a中示出)通过位于毫微微网关11附近的一个宏网关建立了同步辅助过程。在旨在用于第二毫微微网关的同步帧中使用的全局标识符pingaddid能够使毫微微网关11使用它们，而无需为具有其唯一标识符addid的毫微微网关11专门生成新的同步帧。通过这种方式，多个网关(此处为毫微微网关11和至少一个其它毫微微网关)可使用相同的同步帧借助于相同的网关(此处为宏网关12a)来同步它们自身。因此，全局标识符pingaddid是能够使多个网关至少确定通过所述lora网络1中的每个b类网关发送信标的下一时刻并且在确定出的每个下一发送时刻传输信标的信息。在一个实施方式中，当第二毫微微网关已接收具有作为目的地地址的等于值addid_ft2的唯一标识符addid的同步帧时，可能明智的是使用这些相同的帧来辅助毫微微网关11的同步。这是在对毫微微网关11的同步辅助请求的响应中，通过将全局标识符pingaddid固定在第二毫微微网关的唯一标识符addid的值addid_ft2来完成的。通过这种方式，避免了除了唯一标识符值addid以外保留全局标识符值pingaddid。
在步骤44中，由宏网关12a接收包含表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路http请求。所述响应能够使宏网关12a确定宏网关12a在至少一个通信时段的哪个子时段ps中必须传输同步帧，并且确定是哪个地址：如果在表示对于同步辅助请求的响应的信息中不存在全局标识符pingaddid，则为由唯一标识符addid表示的同步地址，或者如果全局标识符pingaddid存在于表示对于同步辅助请求的响应的信息中，则为由全局标识符pingaddid表示的同步地址。宏网关12a提取所述信息并将提取到的信息插入到用于与唯一标识符addid对应的网关(即，毫微微网关11)的下行链路帧中。所述下行链路帧以多播模式传输。
在步骤45中，毫微微网关11的处理模块110接收下行链路帧，该下行链路帧包括表示对于来自宏网关12a的同步辅助请求帧的响应的信息。接收下行链路帧能够使毫微微网关11通过其处理模块110确定毫微微网关11必须接收来自宏网关12a的同步帧的至少一个通信时段。例如，接收下行链路帧对于子网关11表示：在接收到nb个信标之后，毫微微网关11将在接收nb个信标之后的传输时段中接收来自宏网关12a的至少一个同步帧。然后，毫微微网关11将接收到的每个同步帧用于同步自身。在与同步辅助请求帧中所指示的子时段ps对应的通信时段的子时段ps中，或者在与包括表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路帧中所指示的子时段ps对应的通信时段的子时段ps中，接收每个同步帧。在一个实施方式中，信标的数量nb是预先定义的，并且对于lora网络1中的每个网关是已知的。在一个实施方式中，信标的数量nb＝1，也就是说，接收到下一信标之后的通信时段包括传输同步帧的一个子时段ps。在一个实施方式中，信标的数量nb＝5。
在一个实施方式中，信标的数量nb形成表示对于同步辅助请求的响应的信息的一部分。因此，信标的数量nb是在包括表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路帧中接收到的。
在步骤46中，处理模块110获得表示由宏网关12a用于传输同步帧的子时段ps的信息。因为该信息是在步骤32期间限定的，或者该信息是从包括表示对在步骤45期间接收到的同步辅助请求帧的响应的信息的下行链路帧中提取的，所以该信息对于处理模块110是已知的。
在全局标识符pingaddid包括在表示对于同步辅助请求帧的响应的信息中的实施方式中，处理模块110使用同步帧，其中，同步帧的目的地地址包括全局标识符pingaddid而不是唯一标识符addid来同步自身。
在步骤47中，处理模块110启动计数器，并对在接收到包括表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路帧之后接收到的信标的数量进行计数。
与步骤47同时地，在发送包括表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路帧之后，在步骤48期间，宏网关12a的处理模块120启动计数器并对在传输所述下行链路帧之后发送的信标的数量进行计数。当发送的信标的数量达到信标的数量nb时，处理模块120进入到步骤49，其在步骤49期间在下一通信时段的子时段ps中传输同步帧。如果在接收到包含表示对于同步辅助请求的响应的信息的最后一个下行链路http请求之前，宏网关12a的处理模块120已接收到包含表示对于同步辅助请求的响应的信息的另一下行链路http请求，则处理模块120考虑如果该信息在两个下行链路http请求之间是不同的情况下，表示包含在最后一个下行链路http请求中的响应的信息。
当由毫微微网关11接收到的信标的数量达到信标的数量nb时，毫微微网关11的处理模块110转到步骤50。然后，毫微微网关11等待直到其在下一通信时段的子时段ps中接收到同步帧。在步骤50期间，处理模块110接收同步帧。然后，处理模块110知道该同步帧已在子时段ps期间接收到。通过其对lorawan协议的了解，处理模块110知道由lora网络1中的每个b类网关(宏网关12a、12b和12c)发送的下一信标与子时段ps之间的预定义差异。通过接收同步帧的时刻和预定义距离，处理模块110至少确定由lora网络1中的每个b类网关(此处为宏网关12a、12b和12c)发送信标的下一时刻。在知道lora网络1中的信标的时段的情况下，处理模块110然后可使其自己的信标发送与lora网络1中的其它b类网关(此处为宏网关12a、12b和12c)的信标发送同步。如果毫微微网关包括可靠的时钟，则同步帧的单次接收足以使毫微微网关11的信标发送同步。如果毫微微网关的时钟不够可靠，则必须定期地对信标发送进行同步，以补偿毫微微网关11的时钟偏移。
在步骤50期间接收到同步帧之后，在步骤51中，处理模块110在步骤50期间确定出的每个发送时刻传输信标。换言之，处理模块110传输与由lora网络1中的其它b类网关传输的信标(未在图3a中示出)同步的至少一个信标。
在一个实施方式中，多个同步帧以预定的周期p传输。因此，毫微微网关11可在每次接收到同步帧时重新同步(重复步骤49、50和51)。周期p例如是lora网络1中的每个网关已知的默认周期。在一个实施方式中，周期p由毫微微网关11限定，并且表示该周期的信息在同步辅助请求帧中在服务器10的方向上传输。接着，服务器10将表示周期的信息传输到指定为帮助毫微微网关11同步自身的网络1中的网关。在一个实施方式中，周期p由服务器10限定，其中，服务器10将表示周期p的信息传输到指定为帮助毫微微网关11同步自身的网络1中的网关，并传输到毫微微网关11。
在一个实施方式中，如果表示对于同步辅助请求的响应的信息中不存在全局标识符pingaddid，则同步帧包含其针对的网关(此处为毫微微网关11)的唯一标识符addid。在一个实施方式中，如果所述全局标识符pingaddid存在于表示对于同步辅助请求的响应的信息中，则同步帧包含全局标识符pingaddid作为目的地地址。
在一个实施方式中，同步帧还包含表示使同步帧被宏网关12a发送的时刻的信息。使同步帧被发送的时刻能够使毫微微网关11对在宏网关12a和毫微微网关11之间传播帧所消耗的时间进行计算，并且在同步期间考虑该传播时间。通过这种方式，使同步变得可靠。
众所周知，在lora网络中，归属于传统的b类终端设备的通信时段的子时段在两个信标发送之间以确定的方式改变。在一个实施方式中，当通过待发送同步帧的网关(此处为宏网关12a)而使得用于传输同步帧的子时段ps与属于其它通信的子时段一致时，服务器10的处理模块100暂时或明确地指定处于毫微微网关11的范围内的lora网络1中的另一网关用于发送同步帧。
在一个实施方式中，准许同步辅助，即，在时段d期间实施结合图3a描述的同步方法。在时段d期间，毫微微网关11传输信标并使其信标传输与其接收的每个同步帧同步。在一个实施方式中，在时段d期间，宏网关12a以周期p周期性地传输同步帧。在一个实施方式中，时段d是lora网络1中的每个网关已知的默认时段。例如，时段d可等于24小时或无限。在一个实施方式中，时段d由服务器10固定，并且在步骤45期间响应于同步辅助请求，由毫微微网关11的处理模块110接收。为此，服务器10可对因包括毫微微网关11的地理区域中的b类终端设备造成的流量进行分析，并且对使宏网关12a、12b和12c过载的富足的规律时段(即，lora网络1的过载的时段)进行定位。这样，毫微微网关11可用于缓解宏网关12a、12b和12c。然后，时段d可根据这些富足的时段来限定。在一个实施方式中，在时段d结束时，如果需要的话，毫微微网关11通过重新启动结合图3a描述的方法来更新其同步辅助请求。在作为前一实施方式的替代的另一实施方式中，服务器10主动更新同步辅助。在这种情况下，服务器10的处理模块100从步骤43开始重复结合图3a描述的方法，并且实施步骤44至51。
在一个实施方式中，一旦同步辅助已经开始，服务器10的处理模块100就使用毫微微网关11观察来自终端设备的通信。在这些通信的异常功能的事件下，服务器10的处理模块100在无需等待时段d结束的情况下结束同步辅助。异常功能的特征在于例如大于预定阈值的、帧经过毫微微网关11的重复次数。服务器10的处理模块100例如通过向其发送包含表示同步辅助结束的信息的下行链路http请求、或者通过请求lora网络1中的另一网关，向毫微微网关11发送包含表示同步辅助结束的信息的帧来通知毫微微网关11同步辅助的结束。
在一个实施方式中，同步辅助请求帧、同步辅助请求响应帧和同步帧是对在lorawan协议中限定的现有的帧进行补充的、专用于同步辅助的帧。
在一个实施方式中，同步辅助请求帧、同步辅助请求响应帧和同步帧是lorawan协议中现有的帧，在这些现有的帧中，新字段被插入以用于传输当实施结合图3a描述的同步方法时交换的信息和/或数据。
在一个实施方式中，同步辅助请求帧、同步辅助请求响应帧和同步帧是lorawan协议中现有的帧，在所述现有的帧中，没有被lorawan协议使用的字段被用于传输在实施结合图3a描述的同步方法期间交换的信息和/或数据。
在上文中观察到，在步骤40和41期间，拒绝消息明确地结束了同步辅助过程。在替代性实施方式中，拒绝消息邀请毫微微网关11在稍后更新对同步辅助请求帧的传输。在这种情况下，在接收到拒绝消息之后的例如预定义的等待时段之后，毫微微网关11再次通过传输新的同步辅助请求帧来实施步骤32。
在一个实施方式中，在实施步骤32之前，毫微微网关11的处理模块110在不经过宏网关12a、12b和12c的情况下，通过链路15d传输第一同步辅助请求(称为初步同步辅助请求)。该初步同步辅助请求例如以上行链路http请求的形式来传输，该上行链路http请求包含与在步骤33、34和35期间传输的信息相同的信息。当其接收到该上行链路http请求时，服务器10的处理模块100实施预处理过程，从而使服务器10能够确定毫微微网关11是否可被启用来发送同步辅助请求帧。在该预处理过程期间，处理模块100对例如包含毫微微网关11的地理区域中的lora网络1上的负载进行分析。如果lora网络1上的负载因b类终端设备而导致高于预定义的负载水平，则处理模块100决定启用毫微微网关11以实施结合图3a描述的同步方法。为此，处理模块100将下行链路http请求传输到毫微微网关11，从而指示其被启动以发送同步辅助请求帧。在接收到该下行链路http请求之后，毫微微网关11的处理模块110实施步骤32。如果lora网络1上的负载因b类终端设备而导致小于或等于预定义的负载水平，则处理模块100将拒绝消息发送到毫微微网关11。如上所述，该拒绝消息可为明确拒绝或者在后续日期更新同步辅助请求的邀请。后续日期可为由lora网络1中的每个网关预定义且已知的、由毫微微网关11定义的、或者由服务器10的处理模块100定义并在拒绝消息中传输的。在一个实施方式中，当lora网络上的负载小于或等于预定义的负载水平时，处理模块100决定考虑毫微微网关11的请求，而不是允许毫微微网关11在后续日期更新同步辅助请求。在给定时段之后，如果处理模块100发现包含毫微微网关11的地理区域中的lora网络1上的负载超出预定义的负载水平，则其能够使毫微微网关11实施步骤32。
在一个实施方式中，如果时段d不是无限的，则毫微微网关11传输初步同步辅助请求来获得时段d的更新。本实施方式的一个优点在于仅当预处理过程启用时段d时，服务器10才准许时段d的更新。通过这种方式，仅当lora网络1上的负载确认实施同步辅助过程时，同步辅助过程的实施才被更新。
直到那时，同步辅助过程的启动始终在毫微微网关11的主动下进行。在一个实施方式中，服务器10在没有事先接收到同步辅助请求的情况下，自行决定帮助毫微微网关11同步自身，从而使得毫微微网关11可在b类通信模式中起作用。例如，在对因b类终端设备造成的lora网络1上的负载进行分析之后，当服务器10发现lora网络1在包含毫微微网关11的地理区域中过载时，实施本实施方式。为此，服务器10通过其处理模块100将对于实施步骤32的请求发送到毫微微网关11。该请求例如以下行链路http请求的形式传输，该下行链路http请求包括表示请求启动使用链路15d传输到毫微微网关11的同步过程的信息。在接收到该下行链路http请求之后，毫微微网关11的处理模块110实施步骤32。
在一个实施方式中，毫微微网关11不会永久地具有唯一标识符addid。在传输请求启动同步辅助过程的期间(唯一标识符addid然后包括在包含表示请求启动同步辅助过程的信息的下行链路http请求中)，或者在向毫微微网关11传输指示其被启动以实施同步辅助过程的下行链路http请求期间，唯一标识符由服务器10的处理模块100归属到网关11。
在一个实施方式中，毫微微网关11不限定子时段ps。在这种情况下，由子网关11发送的同步辅助请求帧不包括该信息。然后，服务器10的处理模块100限定子时段ps。这样，处理模块100在下行链路http请求中传输表示子时段ps的信息，该下行链路http请求包括表示对于传输到宏网关12a的同步辅助请求的响应的信息，而所述信息旨在用于毫微微网关11。
在一个实施方式中，在步骤32期间发送同步辅助请求帧之前，毫微微网关11检查其它网关是否处于用于接收所述同步辅助请求帧以及用于将同步帧传输到其的范围内。这种检查可依赖于对由毫微微网关11接收到的信标的分析。信标的接收表示至少一个网关处于毫微微网关11的范围内。如果没有网关处于范围内，则毫微微网关11不实施结合图3a描述的方法。
图3b示意性地示出了根据本发明的用于使不具有同步装置的网关同步的方法的第二示例。
结合图3b描述的方法与结合图3a描述的方法非常相似，并且可替代结合图3a描述的方法。步骤32至43、45至47、50和51保持相同。步骤44由宏网关12a实施的步骤440替代。由宏网关12a实施的步骤48由服务器10实施的步骤480替代。由宏网关12a实施的步骤49由服务器10实施的步骤490和宏网关12a实施的步骤491替代。
在结合图3b描述的方法中，服务器10针对每个同步帧将下行链路http请求传输到宏网关12a。因此，服务器10完全控制同步帧的发送。在本方法中，宏网关12a仅用于将来自服务器10的下行链路http请求中继到lora网络1中的目的地，而不在意所述请求的内容(lora网络的网关的传统功能)。默认情况下，任何下行链路http请求均包含宏网关12a所需的所有信息，以便形成待在服务器10确定的时刻发送的帧。
在步骤440期间，由宏网关12a接收包含表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路http请求。宏网关12a提取所述信息并将提取到的信息插入到旨在用于与唯一标识符addid对应的网关(即，毫微微网关11)的下行链路帧中，或者插入到旨在用于由全局标识符pingaddid标识的每个网关的下行链路帧。所述下行链路帧以多播模式传输。与步骤44不同，在步骤440期间，宏网关12a不确定所述宏网关12a在至少一个通信时段的哪个子时段ps中必须传输同步帧，以及向哪个目的地(addid或pingaddid)传输。在结合图3b描述的方法中，毫微微网关11在已解释的步骤45期间接收包含表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路帧。
在发送包括表示对于同步辅助请求的响应的信息的下行链路http请求之后，在步骤480期间，服务器10的处理模块100启动计数器，并对在传输所述下行链路http请求之后发送的信标的数量进行计数。当发送的信标的数量达到信标的数量nb时，处理模块100进入到步骤490，其在步骤490期间传输包含表示在下一通信时段的子时段ps期间发送同步帧的信息的下行链路http请求。该下行链路http请求使其能够在步骤491期间触发宏网关12a在下一通信时段的子时段ps中发送同步帧。毫微微网关11在接收到同步帧之后实施步骤50。步骤490在时段d期间重复。
在子时段ps与归属于用于对除了同步帧(包括应用数据或控制信息的帧)以外的帧(称为传统帧)进行通信的宏网关12a的子时段一致的情况下，服务器10可请求宏网关12a促成发送传统帧。然而，在接收到同步请求响应帧之后，毫微微网关11期待在子时段ps中接收同步帧，并且其将传统帧用作使其信标发送同步的同步帧。
在本实施方式中，服务器10通过控制何时发送下行链路http请求来精确地控制同步辅助的持续时间，从而使得由宏网关12a触发发送同步帧变得可能。