一种LoRaWAN信道冲突的规避方法与流程

本发明涉及一种lorawan信道冲突的规避方法。

背景技术：

在lorawan标准中，终端和网关之间的通信信道是由终端随机选取，终端通过随机数从可用的固定几个信道中选取一个信道并立即将数据发送出去。

由于在上述的通信方式中，终端在发送数据前并不会对当前使用信道的占用情况进行相应的检测，在终端少或者数据传输频率低的情况下，这种通信方式可以得到普遍应用。

当终端的数量增多或数据传输频率加快时，由于通信信道的数量不会随着终端数量的增多而增多，这将会导致在同一个通信信道上数据发生碰撞、冲突的概率增大，造成发送数据丢失；同时也会存在多个终端占用同一通信信道等待发送通信数据的现象，导致通信信道资源利用不充分，终端在等待发送通信数据的过程中也存在功耗大的问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种lorawan信道冲突的规避方法，结构设计合理，能够使终端在向网关发送数据之前对通信信道进行检测，充分利用信道资源，保证通信信道的畅通和发送数据的完整，在所有通信信道处于工作状态的情况下，终端采用延时处理，降低终端的功耗，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种lorawan信道冲突的规避方法，终端与网关之间具有多个通信信道，所述方法包括以下步骤：

终端选取通信信道；

判断选取的通信信道的工作状态；

若判断工作状态为空闲，则通过选取的通信信道发送数据；

若判断工作状态为被占用，则重新选取通信信道，并判断重新选取的通信信道的工作状态；直至选取到工作状态为空闲的通信信道并发送数据为止，或，直至判断所有的通信信道的工作状态均为被占用为止；

当判断所有的通信信道的工作状态均为被占用时，终端指定延时时间进行延时，并在延时后，再次选取通信信道进行数据发送。

判断选取的通信信道的工作状态，包括以下步骤：

终端通过选取的信道进行接收检验；

根据接收到的数据进行前导校验码校验；

根据所述校验位数据判断选取的通信信道的工作状态。

终端指定延时时间，包括以下步骤：

根据终端的随机系数、当前通信数据传输时间、单字符传输时间、当前数据传输速率下最大传输延时和通信信道的数量计算出延时时间。

延时时间的计算公式为：

t＝rand*ts+(n-1)*(tm+tf)/2

其中，rand为终端随机的系数，ts为单字符的空中时间，tm为在当前数据传输传输速率下最大空中延时，tf为当前数据长空中时间，n为所述通信信道的数量。

所述通信信道的数量为3个或8个。

一种lorawan信道冲突的规避装置，所述装置包括：

选取模块，用于终端选取通信信道；

判定模块，用于终端判断选取的通信信道的工作状态；

通信数据发送模块，用于终端向网关发送通信数据。

所述判定模块包括：

检测信号发送模块，用于终端通过选取的信道进行接收检验；

校验位数据接收模块，用于终端根据接收到的数据进行前导校验码校验；

处理模块，用于终端根据所述校验位数据判断选取的通信信道的工作状态。

所述装置还包括：

计算模块，用于终端根据终端的随机系数、当前通信数据传输时间、单字符传输时间、当前数据传输速率下最大传输延时和通信信道的数量计算出延时时间。

本发明采用上述结构，通过终端上的sx1276芯片向通信信道发送检测信号，根据反馈的校验位来判断该通信信道是否已被占用；通过终端上的计算模块来计算所述终端在通信信通都处于工作状态下所需要的等待时间，以使终端在等待时间的区间下停止向网关发送信号，减少终端的功耗，保持发送数据的完整性，避免在发送数据的过程中出现发送数据的丢失，具有通信信道利用率高、终端功耗低的优点。

附图说明：

图1为本发明的控制框图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1中所示，一种lorawan信道冲突的规避方法，终端与网关之间具有多个通信信道，所述方法包括以下步骤：

终端选取通信信道；

判断选取的通信信道的工作状态；

若判断工作状态为空闲，则通过选取的通信信道发送数据；

若判断工作状态为被占用，则重新选取通信信道，并判断重新选取的通信信道的工作状态；直至选取到工作状态为空闲的通信信道并发送数据为止，或，直至判断所有的通信信道的工作状态均为被占用为止；

当判断所有的通信信道的工作状态均为被占用时，终端指定延时时间进行延时，并在延时后，再次选取通信信道进行数据发送。

判断选取的通信信道的工作状态，包括以下步骤：

终端通过选取的信道进行接收检验；

根据接收到的数据进行前导校验码校验；

根据所述校验位数据判断选取的通信信道的工作状态。

终端指定延时时间，包括以下步骤：

根据终端的随机系数、当前通信数据传输时间、单字符传输时间、当前数据传输速率下最大传输延时和通信信道的数量计算出延时时间。

延时时间的计算公式为：

t＝rand*ts+(n-1)*(tm+tf)/2

其中，rand为终端随机的系数，ts为单字符的空中时间，tm为在当前数据传输传输速率下最大空中延时，tf为当前数据长空中时间，n为所述通信信道的数量。

所述通信信道的数量为3个或8个。

一种lorawan信道冲突的规避装置，所述装置包括：

选取模块，用于终端选取通信信道；

判定模块，用于终端判断选取的通信信道的工作状态；

通信数据发送模块，用于终端向网关发送通信数据。

所述判定模块包括：

检测信号发送模块，用于终端通过选取的信道进行接收检验；

校验位数据接收模块，用于终端根据接收到的数据进行前导校验码校验；

处理模块，用于终端根据所述校验位数据判断选取的通信信道的工作状态。

所述装置还包括：

计算模块，用于终端根据终端的随机系数、当前通信数据传输时间、单字符传输时间、当前数据传输速率下最大传输延时和通信信道的数量计算出延时时间。

使用时，终端在向网关发送数据之间，终端随机在全部的通信信道上选取一个通信信道，通过终端上的检测芯片向发送检测信号，终端向检测芯片发送控制指令，触发检测芯片进入工作状态，发送检测信号，所述检测芯片为sx1276或sx1278；接收装置上的检测信号接收模块接收检测信号，检测芯片的工作过程如下：锁定pll；终端的lora无线接收机从信道获取lora前导码符号；关闭接收机与pll；对获取的样本信号与理想的前导码波形进行关联关系计算；根据所述检测信号而反馈的校验位数据来判断该通信信道上是否有通信数据进行传输，通过接收装置上的校验位数据发送模块向所述终端发送校验位数据；终端上的校验位数据接收模块接收所述接收装置发送的校验位数据，根据校验位数据的数值来判断该通信信道的使用状态，当接收的校验位数据为0时，说明该通信信道处于空闲状态，当接收的校验位数据为1时，说明该通信信道处于被占用状态；终端依次继续随机向所有的通信信道发送检测信号，直到终端寻找到空闲状态的通信信道，通过空闲状态的通信信道向网关发送数据，以达到建立通信数据传输的目的；当随机选取通信信道的次数与所述通信信道的数量相同而所有的通信信道反馈的校验位数据均为1时，说明所有的通信信道均处于被占用状态，通过所述终端上的计算模块和相应的计算公式计算出所述终端需要等待的延时时间，待延时时间过后，会在多个通信信道中出现一个空闲状态的通信信道，终端重复上述信号检测和数据发送过程，在多个通信信道中随机选取空闲状态下的通信信道，通过通信信道将通信数据从终端发送到网关，保证通信数据的完整性、提高通信信道的利用率，还能进一步降低终端的功耗；在现有的lorawan标准下，通信信道的数量为3个或8个，能适用于现有常用的频段，并且还能与网关设备进行匹配。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。