一种基于LoRa的低功耗和多址通信控制方法与流程

本发明涉及物联网，具体为一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法。

背景技术：

1、lpwan低功耗广域网广泛应用于远程和节能通信的物联网领域，lora作为广域网中的一种通讯协议，以通讯距离长、功耗低的特点应用尤为广泛。lora是低功耗广域网中专门用于物联网领域长距离无线传输的一种技术，由于这项技术兼顾了低功耗和长距离的要求，因此在物联网飞速发展的时代，应用越来越广泛。

2、现有技术中，lora网络系统主要由网关、集中器(或中继器)、节点等组成，标准的lora组网系统的数据链路层是基于lorawan协议的，lorawan网关大多采用semtech公司的八通道sx1302芯片，采用跳频技术实现多个对节点通讯的管理。

3、但是，lorawan网关成本太高，在一些低频采集、节点数量相对较小的应用场景，可采用基于自组网协议的单通道或者双通道的lora网关。但是单通道网关是半双工通讯，同一时间只能接收一个节点的数据，因此若不加以管理，多个节点上报数据时容易出现数据碰撞，造成大量丢包现象。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法，以解决上述背景技术中提出的lora网络中多节点数据碰撞的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法，所述方法包括以下步骤：

3、设计lora应用层通讯协议和通讯时序，包括lora网关和lora节点，每个lora通讯网络中的网关和节点都有一个唯一的地址。

4、优选的，网关和节点的通讯时序的具体操作包括：

5、网关向某个节点发送数传控制指令；

6、节点接收到数传指令后，采集节点端的数据并向网关回复数据；

7、网关接收到指定节点的数据后，发送节点休眠控制指令；

8、节点收到休眠控制指令后，回复ack消息，进入休眠模式直到下一次唤醒。

9、优选的，网关和节点发送消息数据包格式的具体操作包括：

10、网关：网关给节点发送的是控制指令，包括数传指令和休眠指令，数据包格式为节点地址+消息类型+消息长度，网关发送完控制指令后会立即从发送模式切换为接收模式，并延迟一段时间等待节点的回复；

11、节点：节点给网关发送的消息为两种，分别是数传控制指令和休眠控制指令的ack，数传控制指令ack的消息格式为网关地址+消息类型+消息长度+传感器数据+校验值，由于消息中包含多个字节的节点传感器数据，因此增加了两字节的校验值；休眠控制指令ack的消息类型为网关地址+消息类型+消息长度+状态。

12、优选的，网关的节点和通信时序流程包括节点的通信时序和网关通信时序。

13、优选的，节点的通信时序的具体操作包括：

14、节点上电初始化位于接收模式，等待接收网关的指令，若接收到数传指令则进入下一步；

15、节点切换为数据发送模式，获取传感器的数据值，并发送数据，发送完数据后立即切换为数据接收模式，进入下一步；

16、节点等待接收网关的休眠控制指令，若接收到休眠控制指令则进入休眠模式，等待下一次唤醒，若未接收到，则一直处于接收模式等待，超出一定时间自动进入休眠模式。

17、优选的，网管通信时序的具体操作包括：

18、(1)网关上电初始化位于发送模式，网关按照lora网络中节点的数量依次给节点发送指令，首先给节点1发送数传控制指令，并将指令计数器加1，发送完数据后切换为接收模式，进入步骤2；

19、(2)网关延迟一段时间等待接收节点的数传指令的ack消息，若接收到则进入步骤3，否则会继续向节点发送数传控制指令，并进入步骤4；

20、(3)若网关发送五条控制指令之内收到了ack，则将发送计数器清零，并进入步骤4，否则会一直发送直到次数大于五次，则转为控制下一个节点；

21、(4)网关给该节点发送休眠控制指令，指令中包含节点休眠的时间，发送完之后切换为接收模式，若接收到节点休眠控制指令的ack消息则进入步骤5，否则会一直发送休眠指令直到次数大于5次，并转向控制下一个节点；

22、(5)完成一个节点的控制，转向控制下一个节点，进入步骤1循环。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本发明提出的基于lora的低功耗和多址通信控制方法，提出的多址访问控制协议是以csma/ca协议为基础的，节点在没有收到网关控制命令时，会进入休眠模式，有效的降低了功耗；网关可以通过休眠控制指令控制节点的休眠时间，但是网关必须具备对所有节点的休眠时间时间同步的能力。本发明提出的多址访问控制可以有效的避免节点间的数据碰撞，保证了在无需部署lorawan系统的前提下，lora网络中节点和网关之间实现更加有效的通信。

技术特征：

1.一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法，其特征在于：网关和节点的通讯时序的具体操作包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法，其特征在于：网关和节点发送消息数据包格式的具体操作包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法，其特征在于：网关的节点和通信时序流程包括节点的通信时序和网关通信时序。

5.根据权利要求4所述的一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法，其特征在于：节点的通信时序的具体操作包括：

6.根据权利要求4所述的一种基于lora的低功耗和多址通信控制方法，其特征在于：网管通信时序的具体操作包括：

技术总结
本发明涉及物联网技术领域，具体为一种基于LoRa的低功耗和多址通信控制方法，包括以下步骤：设计LoRa应用层通讯协议和通讯时序，包括LoRa网关和LoRa节点，每个LoRa通讯网络中的网关和节点都有一个唯一的地址；有益效果为：本发明提出的基于LoRa的低功耗和多址通信控制方法，提出的多址访问控制协议是以CSMA/CA协议为基础的，节点在没有收到网关控制命令时，会进入休眠模式，有效的降低了功耗；网关可以通过休眠控制指令控制节点的休眠时间，但是网关必须具备对所有节点的休眠时间时间同步的能力。本发明提出的多址访问控制可以有效的避免节点间的数据碰撞，保证了在无需部署LoRaWAN系统的前提下，LoRa网络中节点和网关之间实现更加有效的通信。

技术研发人员：张永昊,朱翔宇,金长新,魏子重,李锐
受保护的技术使用者：山东浪潮科学研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10