一种Lora自组网心跳配置方法、终端及服务器与流程

本发明涉及lora技术领域，尤其涉及一种lora自组网心跳配置方法、终端及服务器。

背景技术：

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。lora通信系统通常包含终端、基站、网络服务器、应用服务器这四个部分。基站和终端之间采用星型网络拓扑，由于lora的长距离特性，它们之间得以使用单跳传输。终端节点可以同时发给多个基站，基站则对网络服务器和终端之间的lorawan协议数据做转发处理，将lorawan数据分别承载在了lora射频传输和tcp/ip上。

在lora通信系统中，终端需向服务器周期性发送上行心跳报文供远端服务器知晓哪些终端处于连接状态，方便服务器维护当前的活动终端列表。但如果心跳周期的配置不当，则服务器不能及时、有效地维护活动终端的列表，会导致网络延迟过长，出现统计数据外溢等情况。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提出一种lora自组网心跳配置方法、终端及服务器，该方法中能够合理配置lora自组网中终端的心跳周期，方便服务器维护当前的活动终端列表，减少网络延迟，避免统计数据外溢。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种lora自组网心跳配置方法，该方法包括以下步骤：

终端向服务器发送心跳周期配置请求消息mac_hb_req，服务器向终端返回心跳周期配置应答消息srv_hb_ans，其中包括心跳周期配置信息；

终端根据所述心跳周期配置信息配置心跳周期，周期性发送上行心跳报文供服务器维护当前的活动终端列表；

服务器根据终端发送的上行报文进行数据统计，根据所述统计的数据对当前网络服务质量进行评估，所述统计的数据至少包括下行报文的rssi﹑snr﹑sf以及终端重发报文的数量或类型。

根据本发明的一个方面，所述mac_hb_req消息包括如下字段：

rssi_max:一个心跳周期内的最大信号强度指示；

rssi_min：一个心跳周期内的最小信号强度指示；

rssi_avg:一个心跳周期内的平均信号强度指示；

snr_max：一个心跳周期内的最大信噪比值；

snr_min：一个心跳周期内的最小信噪比值；

snr_avg：一个心跳周期内的最大信噪比值；

sf_most：一个心跳周期内次数最多的扩频因子；

num_unco：一个心跳周期内的非确认下行消息的次数；

num_co：一个心跳周期内的确认下行消息的次数；

battery_lev：一个心跳周期内的最近一次的电池电量指示；

所述srv_hb_ans消息包括以下字段：

hb_cyc：心跳周期的长度；

hb_unit：心跳周期的单位。

根据本发明的一个方面，所述心跳配置信息是通过mac命令发送的，终端收到配置mac命令后保存心跳配置信息，开始新的心跳周期。

根据本发明的一个方面，lora物理层传输数据结构包括物理层净荷phypayload字段，所述phypayload字段包括m比特的macpayload字段，所述macpayload字段包括n比特的frmpayload字段，所述mac命令及数据结构被包含在所述frmpayload字段中，其中，m大于或等于1，n大于或等于0且小于或等于m。

根据本发明的一个方面，所述macpayload字段还包括fhdr字段，所述fhdr字段包括至多15比特的fopts字段，当所述fopts字段为0比特时，所述frmpayload字段可达最大长度。

根据本发明的一个方面，所述mac_hb_req消息还携带有响应时间信息，所述信息包括最长响应时间、平均响应时间、最近一次响应时间。

根据本发明的一个方面，本发明还提供了一种终端，所述终端包括处理器，所述处理器被配置为执行上述方法中由终端执行的方法。

根据本发明的一个方面，本发明还提供了一种服务器，所述服务器包括处理器，所述处理器被配置为执行上述方法中由服务器执行的方法。

通过参照以下附图及对本发明的具体实施方式的详细描述，本发明的特征及优点将会变得清楚。

附图说明

图1是本发明的心跳周期配置方法流程示意图；

图2是本发明的心跳周期配置请求消息结构示意图；

图3是本发明的心跳周期配置响应消息结构示意图；

图4是本发明的lora物理层传输数据结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

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。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1，本发明提供了一种lora自组网心跳配置方法，该方法包括以下步骤：

终端向服务器发送心跳周期配置请求消息mac_hb_req，服务器向终端返回心跳周期配置应答消息srv_hb_ans，其中包括心跳周期配置信息；

终端根据所述心跳周期配置信息配置心跳周期，周期性发送上行心跳报文供服务器维护当前的活动终端列表；

服务器根据终端发送的上行报文进行数据统计，根据所述统计的数据对当前网络服务质量进行评估，所述统计的数据至少包括下行报文的rssi﹑snr﹑sf以及终端重发报文的数量或类型。

具体地，终端需发送周期性的上行心跳报文供远端服务器维护当前的活动终端列表。同时，远端服务器还需要部分统计数据以便对当前网络服务质量进行评估，为将来可能的网络优化进行数据收集，明确网络优化方向。统计数据包括下行报文的rssi﹑snr﹑sf以及终端重发报文的数量或者类型。可选数据有接收窗口号，多播报文数量等，ack报文数量等。

为了保留上层应用对端口使用的更大自由度，心跳设计不考虑使用特定端口号，转而开发补充mac命令用于和远端服务器的统计报文传输。

终端在上电并入网后，程序以一个缺省的心跳周期来发送上行心跳报文。服务器在收到心跳报文后，针对不同类型的终端，该心跳报文的发送周期应该是可配置的，但需提供一个简单配置原则。为了确保统计数据不会发生溢出，远端服务器也应考虑该心跳周期的配置上限。而配置下限也需要考虑终端的能耗，忙闲等因素。例如，若终端常以<10秒级别发送上行数据，则缺省心跳周期应该是小于20分钟。

通过本发明实施例中提供的心跳周期配置方法，能够合理配置lora自组网中终端的心跳周期，方便服务器维护当前的活动终端列表，减少网络延迟，避免统计数据外溢。

图2是本发明的心跳周期配置请求消息结构示意图。如图所示，所述mac_hb_req消息包括如下字段：rssi_max、rssi_min、rssi_avg、snr_max、snr_min、snr_avg、sf_most、num_unco、num_co、battery_lev，这些字段含义如下：

rssi_max:一个心跳周期内的最大信号强度指示；

rssi_min：一个心跳周期内的最小信号强度指示；

rssi_avg:一个心跳周期内的平均信号强度指示；

snr_max：一个心跳周期内的最大信噪比值；

snr_min：一个心跳周期内的最小信噪比值；

snr_avg：一个心跳周期内的最大信噪比值；

sf_most：一个心跳周期内次数最多的扩频因子；

num_unco：一个心跳周期内的非确认下行消息的次数；

num_co：一个心跳周期内的确认下行消息的次数；

battery_lev：一个心跳周期内的最近一次的电池电量指示。

图3是本发明的心跳周期配置响应消息结构示意图。如图3所示，所述srv_hb_ans消息包括以下字段：hb_cyc和hb_unit，这些字段的含义为：

hb_cyc：心跳周期的长度；

hb_unit：心跳周期的单位。

优选地，所述心跳配置信息是通过mac命令发送的，终端收到配置mac命令后保存心跳配置信息，开始新的心跳周期。

图4是本发明的lora物理层传输数据结构示意图。如图4所示，lora物理层传输数据结构包括物理层净荷phypayload字段，所述phypayload字段包括m比特的macpayload字段，所述macpayload字段包括n比特的frmpayload字段，所述mac命令及数据结构被包含在所述frmpayload字段中，其中，m大于或等于1，n大于或等于0且小于或等于m。

所述macpayload字段还包括fhdr字段，所述fhdr字段包括至多15比特的fopts字段，当所述fopts字段为0比特时，所述frmpayload字段可达最大长度。

优选地，所述mac_hb_req消息还携带有响应时间信息，所述信息包括最长响应时间、平均响应时间、最近一次响应时间。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种终端，所述终端包括处理器，所述处理器被配置为执行如权利要求1-5任一项中由终端执行的方法。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供了一种服务器，所述服务器包括处理器，所述处理器被配置为执行如权利要求1-5任一项中由服务器执行的方法。

上述终端实施例和服务器实施例中的终端和服务器所执行的方法与根据图1-4所描述的方法实施例中终端和服务器分别执行的方法基本相同，在此不再赘述。

本发明实施例中提供的心跳周期配置方法，能够合理配置lora自组网中终端的心跳周期，方便服务器维护当前的活动终端列表，减少网络延迟，避免统计数据外溢。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。