[发明专利]一种自适应负载的LoRa星型网络低功耗通信方法

权利要求书

1.一种自适应负载的LoRa星型网络低功耗通信方法，其特征在于：LoRa星型网络中的集中器和节点采用基于闪频序列唤醒进行低功耗通信，闪频序列唤醒改变传统唤醒的长前导码方式，将长前导码变成含前导码、节点地址和唤醒后通信方式的闪频序列，具体是：

(1)集中器在通信时，集中器发送一种含有短前导码、节点地址和唤醒后通信方式的闪频序列，并且在每次发送完序列的较短时隙间等待节点应答；如果集中器发送闪频序列时间大于最大闪频序列发送周期且未收到应答，则停止发送；

(2)节点在通信时，节点每次唤醒后通过二次睡眠CAD侦听机制进行最多2次间隔大于集中器等待应答时隙的CAD侦听，如果侦听到短前导码，节点切换接收状态接收序列中的节点信息，如果节点信息是本节点的，节点向集中器回复一个应答，表示集中器需要发送数据的节点唤醒成功，节点等待接收数据，集中器开始接收数据，如果节点信息不是本节点的，节点立刻进入睡眠状态。

2.根据权利要求1所述的一种自适应负载的LoRa星型网络低功耗通信方法，其特征在于：集中器通信具体步骤如下：

步骤1，根据节点通信时间表，计算最大含有短前导码和含节点信息的数据报文SP发送次数N；

步骤2，发送一个含有短前导码和含节点信息的数据报文SP；

步骤3，集中器切换到接收状态在一个时隙内等待节点的应答；

步骤4，集中器等待节点应答超时，进行下一轮 数据报文SP发送，然后继续等待节点回复，直到数据报文SP发送次数大于最大次数N，停止发送数据报文SP；

步骤5，集中器收到了节点的应答，集中器切换到发送状态，开始发送要发往节点的数据。

3.根据权利要求1所述的一种自适应负载的LoRa星型网络低功耗通信方法，其特征在于：节点通信具体步骤如下：

步骤1、节点每个唤醒周期起始时刻切换到CAD模式，首先进行一次CAD侦听；

步骤2、如果侦听到短前导码，切换到接收状态，接收数据包，并分析数据域是否为本节点信息；

步骤3、若是本节点信息，保存通信方式，立即切换到发送状态并发送原数据进行应答，若不是，进行短时间睡眠，然后进行本次唤醒的第二次CAD侦听，其中短睡眠时间大于集中器等待节点应答超时时间；

步骤4、节点应答后切换到接收状态，等待数据接收，数据接收成功后开始数据处理，数据处理完后，若为单次通信方式，调整侦听周期进入睡眠态，若为连续通信方式，继续保持接收状态，等待超时再调整侦听周期进入睡眠态。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种自适应负载的LoRa星型网络低功耗通信方法，其特征在于：针对LoRa星型网络负载在时间和空间上的不平衡特点，对基于闪频序列唤醒进行低功耗通信进行优化，改变固定侦听周期，通过双阈值流量判定机制动态调整侦听周期。

5.根据权利要求4所述的所述的一种自适应负载的LoRa星型网络低功耗通信方法，其特征在于：所述的双阈值流量判定机制动态调整节点侦听周期具体是：

步骤1，初始化U和D两个阈值，设定K 级侦听周期分别为 C1，C2，…Ck，且有 C1<C2<…<Ck，默认选择最小的侦听周期C1；

步骤2，侦听周期到达后，经过侦听发现有发往本节点的数据，首先判断侦听周期Ci是否大于Ck/2,，若大于，直接将侦听周期设置为Ck/2；小于的话，将n(t)自减，自减后如果n(t)<-D，并且侦听周期Ci不等于最小侦听周期C1，Ci自减1，否则Ci保持C1，其中n(t) 为节点在第 t 次侦听后其侦听到信道连续忙碌或连续空闲的次数；

步骤3，侦听周期达到后，未侦听到发往本节点的数据，将n(t)自增，自增后如果n(t)>U，并且侦听周期Ci不等于最大侦听周期Ck，Ci自加1，否则Ci保持Ck；

步骤4，侦听周期更新结束，等待下一次侦听周期到达。