[发明专利]一种LPWAN物联网基于网络状况的自适应速率调整方法

权利要求书

1.一种LPWAN物联网基于网络状况的自适应速率调整方法，其特征在于，包括如下步骤：

过程一、接收LoRa终端发送的上行帧；

过程二、采样最近N帧SNR、RSSI值，N≥10；

过程三、根据帧序列号的连续性统计丢包率；

过程四、按照终端所占信道及使用的SF统计SF子信道的负荷erl；

过程五、根据每帧数据的权重，加权计算终端期望的数据速率DR_mote；当终端统计丢包率超过ADR策略中的丢包阈值时，进入过程六；当终端统计丢包率未超过ADR策略中的丢包阈值时，进入过程七；

过程六、丢包速率调节过程：选择负荷erl最小的SF子信道对应的数据速率DR_loss，以避开SF子信道拥塞，降低丢包率；进入过程八；

过程七、正常速率调节过程：选择负荷erl不超过ADR策略中信道负荷阈值最快SF子信道所对应的数据速率DR_normal，以尽可能快的速度进行传输；如果所有SF子信道负荷均超过信道负荷阈值，则进入过程六；

过程八、所确定的数据速率与当前终端所使用的数据速率不一样，则下发ADR命令给终端，终端收到后根据自己的策略调整数据传输速率并进行回应，如果LoRaWAN服务器未收到回应则认为下发失败，重复下发直到收到回应为止。

2.根据权利要求1所述的一种LPWAN物联网基于网络状况的自适应速率调整方法，其特征在于，所述过程三对丢包率的统计，是指根据帧序列号的连续性进行统计：

(a)计算最近N帧丢包个数，即N帧中序列号不连续时的差值计数其中Seq_k为LoRa协议数据帧第k帧的序列号，1≤k≤N；

(b)计算终端在统计周期内发包总个数N_total＝Seq_N-Seq₁；

(c)计算丢包率R_loss＝N_loss/N_total。

3.根据权利要求1所述的一种LPWAN物联网基于网络状况的自适应速率调整方法，其特征在于，所述过程四对SF子信道的负荷erl的统计，是指在LoRaWAN服务器开启一个周期性的统计任务，定时对SF子信道的占用时间及负荷erl进行统计，并记录存储：

(a)根据编码率、采用的SF，计算每帧数据对SF子信道的占用时间，并在统计周期T_total内累计总的占用时间T_busy；

(b)计算SF子信道的负荷erl＝T_busy/T_total。

4.根据权利要求1所述的一种LPWAN物联网基于网络状况的自适应速率调整方法，其特征在于，所述过程五根据终端接收信号质量RSSI、SNR指标，查询ADR策略中所设定的信号质量与数据速率的对应关系表，获取此次数据帧所对应的数据速率DR，存入信号质量缓存池，根据ADR策略中设定的相邻帧重要性程度之比r值,确定每一帧信号质量的权重:

ω₁＝1,ω_k＝r^k-1,其中，2≤k≤N；

最后，对权重进行归一化，进行加权计算获得终端期望的数据速率：

5.根据权利要求1所述的一种LPWAN物联网基于网络状况的自适应速率调整方法，其特征在于，所述过程六选择负荷erl最小的SF子信道对应的数据速率，以避开SF子信道拥塞，降低丢包率，包括如下步骤：

第一步、筛选出不超过终端期望的数据速率的所有SF子信道；第二步、查询这些SF子信道的负荷erl统计值；

第三步、根据统计值，选出负荷erl最小的SF子信道。

6.根据权利要求1所述的一种LPWAN物联网基于网络状况的自适应速率调整方法，其特征在于，所述过程七选择终端所占信道erl不超过ADR策略中erl阈值最大的数据速率，以尽可能快的速度进行传输，包括如下步骤：

第一步，筛选出不超过终端期望的数据速率的所有SF子信道；

第二步，从这些SF子信道中数据速率最快的开始选择，查询其所对应的负荷erl统计值；

第三步，如果所选SF子信道的负荷超过ADR策略中erl阈值，则转第二步，在剩余SF子信道中重新选择，直到选择出一个合适的SF子信道或者剩余SF子信道为0。