一种LoRaWAN复杂透传中继实现方法与流程

本发明涉及物联网技术领域，具体地说，涉及一种lorawan复杂透传中继实现方法。

背景技术：

lora是semtech公司提出的一种低功耗、远距离物联网技术，广泛应用于无线抄表等领域。lorawan采用lora技术构建低功耗、远距离无线互联广域网。lorawan得益于扩频调制和前向纠错码的增益，lora取得大约2倍蜂窝技术(手机)的通信距离。

lorawan远距离传输存在以下缺陷：

1)在高楼林立的复杂环境中，像地下室、封闭暗室、下水道等空间相对封闭的场所，lora信号无法较好的覆盖。

2)在lorawan无线终端设备部署不多的环境下，为这些无线终端设备部署网关话，会花费比较多的费用，增加企业负担，并且网关使用率低，资源浪费。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种lorawan复杂透传中继实现方法，采用在semtech公司的一颗sx1278射频芯片上使用中继的方式，接收lorawan无线终端设备的上行数据，然后将数据进行封装并发送给网关，随后接收网关的下行数据，服务器收到上行数据后解析并判断是否为经过中继的数据，然后要对经过中继的下行数据加入中继的信息等进行封装，再将封装后的数据发给网关，中继收到下行数据后将frmpayload部分的数据发送给无线终端设备。为了更好的兼容原有的lorawan网络，减少对原有lorawan网络设备的升级改造，本发明提出了四种优化方案。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，其技术方案具体为：

一种lorawan复杂透传中继实现方法，包括以下步骤：

步骤1.中继搜索lorawan网络，接入lorawan网络获取到相应的sf和频率；

步骤2.lorawan无线终端设备搜索lorawan网络失败，最终在sf12、471.5mhz中工作；

步骤3.中继在固定的sf12、471.5mhz中以class_c的方式接受lorawan无线终端设备的上行数据；

步骤4.中继收到lorawan无线终端设备的上行数据后，将自己的地址等信息拼接到数据的头尾，以接入到lorawan网络中的sf和频率将处理后的数据发送给网关；

步骤5.中继将数据发送给网关后，以接入到lorawan网络中的sf和频率启动2秒钟的接收窗口；

步骤6.网关将数据发送给服务器后，服务器解析数据，若数据中含有中继的地址信息则为经中继传输过来的数据，服务器不对经过中继的lorawan无线终端设备做adr、信道频率和class_b等mac指令。

步骤7.服务器对下行数据降入中继地址等信息进行两次封装，将数据发送给网关，网关再将数据发送给中继。

步骤8.若中继接收到网关的下行数据后，将数据解析，再以固定的sf12、471.5mhz将下行数据张中的frmpayload发送给lorawan无线终端设备。若中继没有接收到网关的下行数据则接收超时。

步骤9.之后中继以上述步骤3、4、5、6、7、8运行。

进一步，所述lorawan无线终端设备搜网时优先在其它的sf和频率下，当搜网失败时再使用固定的sf12、471.5mhz来搜网。

进一步，所述lorawan无线终端设备根据接入网络中的信号强度，周期性的重新搜索网络。

进一步，所述lorawan无线终端设备搜网时优先在其它的sf和频率下，当搜网失败时再使用固定的sf、频率，该sf和频率可以是当前环境中较好的其他无线资源，不仅仅是在sf12、471.5mhz上。

进一步，所述中继将数据发送给网关后，以接入到lorawan网络中的sf和频率启动几秒秒钟的接收窗口，改时间窗口应当根据lora数据传输时间、网络延时、服务器响应速度等情景做调整，不仅仅是2秒。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的中继对lorawan无线终端设备和网关都是透明的，适配现有的lorawan设备，仅需要对服务器进行升级改造。

2、本发明中的中继适应相对封闭的环境甚至是无以太网等环境。

3、本发明中的中继组网简单，部署方便。

4、本发明中中继的工作模式下，服务器能够获得lorawan无线设备终端的数据整个传输流程，以及信号环境，方便日后的优化、维护。

5、本发明中的中继使用sx1278射频芯片，整机成本比网关要低很多。

附图说明

图1为中继的数据传输图；

图2为中继的上行数据和服务器的下行数据帧结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。

本发明采用中继搜网的方式连接到lorawan原有的网络，在固定的sf12、471.5mhz中接收lorawan无线终端设备的上行数据，然后在入网后获取的sf和频率中发送数据给网关和获取网关的下行数据，再以固定的sf12、471.5mhz中发送数据给lorawan无线终端设备。

中继数据传输流程如下：

1.中继搜索lorawan网络，接入lorawan网络获取到相应的sf和频率；

2.lorawan无线终端设备搜索lorawan网络失败，最终在sf12、471.5mhz中工作；

3.中继在固定的sf12、471.5mhz中以class_c的方式接受lorawan无线终端设备的上行数据。

4.中继收到lorawan无线终端设备的上行数据后，将自己的地址等信息拼接到数据的头尾，以接入到lorawan网络中的sf和频率将处理后的数据发送给网关。

5.中继将数据发送给网关后，以接入到lorawan网络中的sf和频率启动2秒钟的接收窗口。

6.网关将数据发送给服务器后，服务器解析数据，若数据中含有中继的地址信息则为经中继传输过来的数据，服务器不对经过中继的lorawan无线终端设备做adr、信道频率和class_b等mac指令。

7.服务器对下行数据降入中继地址等信息进行两次封装，将数据发送给网关，网关再将数据发送给中继。

8.若中继接收到网关的下行数据后，将数据解析，再以固定的sf12、471.5mhz将下行数据张中的frmpayload发送给lorawan无线终端设备。若中继没有接收到网关的下行数据则接收超时。

9.之后中继以上述流程3、4、5、6、7、8运行。

由于lorawan无线终端设备和中继都需要搜网，避免可能存在的lorawan无线终端设备没有接入网络和中继负载过大。采用四种方案减少上述情况的概率：

1)lorawan无线终端设备搜网时优先在其它的sf和频率下，当搜网失败时再使用固定的sf12、471.5mhz来搜网。

2)lorawan无线终端设备根据接入网络中的信号强度，周期性的重新搜索网络。

3)lorawan无线终端设备搜网时优先在其它的sf和频率下，当搜网失败时再使用固定的sf、频率，该sf和频率可以是当前环境中较好的其他无线资源，不仅仅是在sf12、471.5mhz上。

4)中继将数据发送给网关后，以接入到lorawan网络中的sf和频率启动几秒秒钟的接收窗口，改时间窗口应当根据lora数据传输时间、网络延时、服务器响应速度等情景做调整，不仅仅是2秒。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。