[发明专利]一种支持TDMA接入的LoRaWAN物联网

说明书

本发明公开了一种支持TDMA接入的LoRaWAN物联网，包括终端、网关、网络服务器、应用服务器、注册服务器和网络控制服务器，还包括与网络服务器通信连接的网关时间资源分配服务器；其中，网关部分上行信道为TDMA信道；网关时间资源分配服务器用于对网关TDMA信道进行时间片切分，接受终端对时间片的申请和释放；网络服务器下发的终端注册接受包内包含所述物联网支持TDMA信道接入的指示；终端支持TDMA信道接入，在需要TDMA方式发包时，发出时间片申请包，发包结束后，发出时间片释放包。本发明将网关部分上行信道设置为TDMA信道，实现物联网TDMA接入，大幅提升网关信道占用率，提升网络容量，避免相互干扰，提高传送服务质量。

技术领域

本发明涉及一种支持TDMA接入的LoRaWAN物联网，属于物联网技术领域。

背景技术

在蜂窝无线技术领域，一个基站覆盖一个区域，为该区域的终端提供通信服务。基站的资源就是信道，是整个区域的共享资源，由于无线信号是广播信号，多个终端在一个信道同时发包时就会发生相互干扰，因此每个终端要想进行通信，必须先进行信道资源申请，由基站进行分配，这样实现各终端发包相互隔离，避免相互干扰。

目前熟知的信道资源分配方法有如下几种：时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）和码分多址（CDMA），这几种方法分别用于GSM/UMTS网络中。目前在LoRaWAN中，为了简化终端侧实现，并没有采用上述多址方式，而是采用最简单的ALOHA 随机接入信道方式。ALOHA方式实现简单，由终端随机接入，网络无控制，但主要缺点就是信道利用率低，理论占空比只有18%，一旦占空比提高，就会导致严重碰撞，终端丢包率剧增，网络无法提供服务，即使增加CSMA机制，也只能稍微改善，而难以根本上解决。

这就导致在一些高频次物联网应用中，LoRaWAN技术难以应用，一个LoRa网关可服务的终端数量过少，业务服务质量无法保证。

发明内容

本发明提供了一种支持TDMA接入的LoRaWAN物联网，解决了传统物联网存在的上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种支持TDMA接入的LoRaWAN物联网，包括终端、网关、网络服务器、应用服务器、注册服务器和网络控制服务器，终端与网关通信连接，网关与网络服务器通信连接，应用服务器、注册服务器和网络控制服务器均与网络服务器通信连接，还包括与网络服务器通信连接的网关时间资源分配服务器；

其中，网关部分上行信道为TDMA信道；

网关时间资源分配服务器用于对网关TDMA信道进行时间片切分，接受终端对时间片的申请和释放；

网络服务器下发的终端注册接受包内包含所述物联网支持TDMA信道接入的指示；

终端支持TDMA信道接入，在需要TDMA方式发包时，发出时间片申请包，发包结束后，发出时间片释放包。

网关时间资源分配服务器根据发包周期、时间片周期以及TDMA信道数量，确定时间片资源数量，时间片资源数量= TDMA信道数量×（发包周期/时间片周期）。

网关时间资源分配服务器包括TDMA信道群时间片管理模块、GW-TDMA信道群映射表、TDMA信道群配置表、忙队列表和空闲队列表；

TDMA信道群时间片管理模块：初始时，对所连网关的TDMA信道进行时间片切分，将切分的时间片加入空闲队列表；根据时间片申请包中的网关标识，从GW-TDMA信道群映射表中查找该网关对应的TDMA信道群标识，根据TDMA信道群标识从TDMA信道群配置表中查找该TDMA信道群是否允许终端接入，若允许，则从空闲队列表中分配适配的时间片给终端，并将分配的时间片信息下发给终端，分配后的时间片加入忙队列表；根据时间片释放包中的时间片信息查找忙队列表，释放相应的时间片，并将释放的时间片加入空闲队列表；