[发明专利]基于LoRa无线网络DRDS-TDMA时隙分配方法

说明书

本发明公开了一种基于LoRa无线网络的具有动态重传和差异服务机制的静态TDMA时隙分配方法。本发明中的终端节点长期休眠，只在需要传输数据时被唤醒，大大地降低了终端节点功耗；终端节点轮流与基站进行通信，避免了终端节点间的数据通信冲突；加入数据重传机制，提高了LoRa无线网络可靠性；加入差异服务机制，提高了LoRa无线网络实用性。

技术领域

本发明涉及一种基于LoRa(long range的缩写，远距离)无线网络DRDS-TDMA(TDMAslot assignment method with dynamic retransmission and differential servicemechanism，简称DRDS-TDMA，TDMA(时分多址))时隙分配方法，属于通信技术领域。

背景技术

物联网时代将会有数百亿、千亿的设备接入到网络中。常见的无线接入技术有无线近距离通信技术与蜂窝通信技术两类，但是这两类技术都存在一些缺陷，不适合于大规模物物互联的场景。具体而言，WiFi、蓝牙、ZigBee等近距离无线接入技术覆盖能力有限、抗干扰能力不足、节点功耗大，现有第四代(4G)蜂窝通信系统容量有限，已无法满足人人通信对日益增长的容量的要求，因此更难以支撑物联网迅猛发展对容量的需求。与此同时，基于蜂窝通信技术的物联网终端节点还存在成本高、电池寿命短的问题，因此，必须寻求新的无线通信技术来满足物联网通信的需求。

在物联网时代，设备间信息传输将成长为主要的通信方式。与人人通信对传输速率和带宽的要求不断提升的特性所不同，物物通信的传输数据量不高，不需要很高的传输速率和带宽。然而，为了提高电池寿命和传感节点的覆盖范围，物物通信更关注传感节点的远距离和低功耗传输。如用于实时监测水表的自动感知抄表物联网系统，其用于组网的传感节点设备需求选择低带宽、低功耗、大范围覆盖的解决方案。基于这种应用场景，低功耗广域网(Low Power Wide Area Network，LPWAN)技术应运而生，它能够解决物联网应用中低功耗、低成本、广覆盖、大容量方面上的关键问题。

LoRa属于一种LPWAN技术，它的优势主要体现在低功耗、远距离和大容量三个方面，这些关键特征使得其能够适用于智能抄表、智慧农业等领域。在基于LoRa技术的无线网络中，由于接入网络的终端传感节点数目较多，因此如何减少数据通信冲突、降低功耗、以及提高网络可靠性和实用性是设计MAC层协议需要考虑到的重要问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：解决了如何使得物物通信的传感节点功耗低、减少通信冲突以及提高网络可靠性和实用性问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种基于LoRa无线网络DRDS-TDMA时隙分配方法，其特征在于，LoRa无线网络包括一个基站和X个终端节点，X大于等于1，包括以下步骤：

1)基站为终端节点分配静态数据传输时隙，包括：

(1)X个终端节点周期性地广播时隙申请帧，申请加入LoRa无线网络；

(2)基站收到终端节点提出的时隙申请帧后，回复ACK(Acknowledgement，确认)响应数据包，为终端节点分配静态数据传输时隙，同时基站广播此时隙分配信息；

2)如果终端节点收到基站广播的属于自己的时隙分配信息，则表明该终端节点成功加入LoRa无线网络，然后设置时隙分配信息的参数，否则，转跳到步骤1)；

3)终端节点切换为正常工作状态，根据基站的时隙分配信息，终端节点获得了属于自己的静态数据传输时隙t_i，开始休眠并进入静态时隙通道；

4)终端节点主动上报数据包，包括：

(1)终端节点在属于自己的数据传输时隙中被唤醒；

(2)终端节点唤醒后主动上报需要传输的数据包给基站；