[发明专利]一种低功耗的LoRa链形网络

说明书

本发明提出了一种低功耗的LoRa链形网络，包括网关以及若干LoRa节点形成的链型网络，且每个节点只与相邻的节点通信，只有与网关相邻的节点与网关通信。本发明通过低功耗的LoRa链形网络，节点只需要与身边的节点通信，网络拓扑简单；只需一个单通道网关，完成物理距离很远的网络数据的采集，而且易扩展，有新的需求可以直接在末端增加节点，无需额外动作。

技术领域

本发明涉及一种低功耗的LoRa链形网络。

背景技术

在隧道这样的环境下，Lora的各个节点的布置成线性。由于隧道两端距离很长，环境不空旷，LoRa的传输距离有限，且隧道之中一般没有4G等连接外网的信号，所以无法将网关布置在隧道中间。传统的一个网关加多个低功耗LoRa节点的星型网络无法覆盖所有的节点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种低功耗的LoRa链形网络，通过低功耗的LoRa链形网络，节点只需要与身边的节点通信，网络拓扑简单；只需一个单通道网关，完成物理距离很远的网络数据的采集，而且易扩展，有新的需求可以直接在末端增加节点，无需额外动作。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种低功耗的LoRa链形网络，包括网关以及若干LoRa节点形成的链型网络，且每个节点只与相邻的节点通信，只有与网关相邻的节点与网关通信。

优选地，每个节点分配两个时间窗，两个时间窗为连续的侦听时间窗和上传时间窗，且相邻两个节点间侦听时间窗和上传的时间窗重合；所述侦听时间窗接收上级节点的节点数据，所述上传时间窗发送本级节点的节点数据至下级节点。

优选地，节点在时间窗时处于唤醒状态进行数据通信，其余时间处于睡眠状态；且在侦听时间窗口侦听下级节点上传的数据，在上传时间窗将节点数据上传给上级节点，这样每个节点只用唤醒两个时间窗的时间就可以实现数据的依次上传。

优选地，相邻的节点之间采用应答模式进行通信，即数据发送后会收到一个响应，如果没有收到响应，就重传；当一个节点故障时，它的下一级节点经预定次重试仍然不能够得到回应，休眠到他的上上级节点的侦听时间窗口，再开始数据传输。

优选地，节点数据采用集总帧的模式：数据上传时，最末端节点将自己的数据发送给次末端节点，次末端节点再将本身数据加入，再把两个节点的数据都发送给上级的节点，依次循环，保证到达网关的数据包含所有的信息；指令下发时，逐级传送，节点在指令堆中找到属于本节点的指令后执行指令，并将该指令从指令堆中去除，然后传给下一级，指令数据越来越短，保证每个节点都不会错过对自己的指令。

优选地，节点登录时，不直接向网关请求，而是向相邻的上级的节点请求，获取本节点的时间窗和其他参数信息，以及所有自己下级的节点配置信息。

优选地，各相邻节点之间进行时间延时同步，同步方式为：上级节点初始的本地时间为T1，相邻节点间标准帧一次发送和接收后的本地时间为T2，发送时间延时同步时的本地时间为T3，则上级节点的本地时间T1与下级节点的时间T0＝[T3+(T2-T1/2)]设置为同步时间。

本发明产生的有益效果为：本发明功耗低，节点均可采用电池供电，不用走线，节点大部分时间处于睡眠状态，只在自己的时间窗唤醒，除最末端节点外，节点即作为中继，也作为数据采集用节点，系统中没有一直处于唤醒状态需要外部供电的中继节点。在星型网络中，要考虑离网关最远的节点也能正常通信，这样选的波特率必然很小，发送时间长，整个系统的功耗上升，而本发明通过合理布置节点的位置，可以让平均两个节点的距离较小，这样能够采用更高的波特率进行数据传输，减少了发射接收时间，降低了功耗。

附图说明