[发明专利]一种快速确认的LoRaWAN系统及其实现方法

说明书

本申请公开了一种快速确认的LoRaWAN系统的实现方法，包括：步骤S302：将最近一次向节点A转发下行数据的网关作为节点A的主网关；步骤S304：节点A向服务器发送上行数据；步骤S306：节点A的主网关收到上行数据后就立即给节点A回复LACK帧，并将所述上行数据转发给服务器；步骤S308：如果节点A在预定时间内收到主网关回复的所述LACK帧，则判断所述LACK帧是否对应于之前发送的所述上行数据；如果否，则进入步骤S310；如果节点A在预定时间内未收到所述LACK帧，则进入步骤S310；步骤S310：节点A延迟一段时间后向服务器重发所述上行数据，回到步骤S306。本申请使得节点能够快速确认之前发送的上行数据是否已被其主网关正确接收，使数据传输更加可靠。

技术领域

本申请涉及一种LoRaWAN系统，特别是涉及LoRaWAN系统中对于确认上行帧进行快速确认的方案。

背景技术

LoRaWAN（Long Range Wide Area Network，长距离广域网）系统是一种长距离、低功耗的广域网。其网络架构中包含节点（End Nodes）、网关（Gateway）和服务器，服务器又分为直接与网关进行通讯的网络服务器以及位于网络服务器后端的应用服务器。节点与网关之间采用LoRa（Long Range，长距离）技术进行无线通信。网关与服务器之间采用TCP/IP协议进行通信。网关对节点和服务器之间的LoRaWAN协议数据做转发处理。

在LoRaWAN系统中，节点经过一个或多个网关中转向服务器发送数据称为上行，服务器只通过一个网关中转向唯一确定的节点发送数据称为下行。

LoRaWAN协议中定义了多种MAC消息类型，至少包括Join Request（入网请求）、Join Accept（入网许可）、Unconfirmed Data Up（非确认上行帧）、Unconfirmed Data Down（非确认下行帧）、Confirmed Data Up（确认上行帧）、Confirmed Data Down（确认下行帧）。其中，确认帧（Confirmed data）需要由接收方向发送方回复应答（Ack）信息，而非确认帧（Unconfirmed data）不需要由接收方向发送方回复应答信息。

LoRaWAN协议根据应用场景制定了三种类型（Classes），规范节点与服务器之间的通讯命令和消息格式等，这三种类型分别是Class A、Class B和Class C。Class A是节点先进行上行发送，在上行发送后开启一段时间的下行接收窗口，节点只有在上行发送后才进行下行接收。Class B是在Class A的基础上增加节点和服务器协商好下行接收窗口的开启时间，然后在约定的时间进行下行接收。Class C是节点在除上行发送以外的其他时间都开启下行接收窗口。

请参阅图1，这是LoRaWAN Class A应用场景下的下行接收窗口示意图。由于所有的LoRaWan设备都必须实现Class A，所以该下行接收窗口亦适用于Class B和Class C应用场景，这一点不再赘述。某节点向服务器发送上行数据结束后，等待RECEIVE_DELAY1（接收延时1）的时间后打开RX1（下行接收窗口1）；同样以发送上行数据结束为起点等待RECEIVE_DELAY2（接收延时2）的时间后打开RX2（下行接收窗口2）。如果上行数据是确认帧，由于现有的LoRaWAN系统没有网关的确认信息，需要等待服务器回复的应答信息进行确认。而在Class A应用场景下，节点只能在发送上行数据之后的两个下行接收窗口RX1和RX2接收服务器回复的应答信息，这个下行接收窗口的限制导致节点收到服务器回复的应答信息的确认过程异常漫长。为了缩减确认时间，通常会修改LoRaWAN系统的RECEIVE_DELAY1和/或RECEIVE_DELAY2的时长。但因为服务器通常需要留200至400ms的时间来进行数据去重，过度缩短RECEIVE_DELAY1和/或RECEIVE_DELAY2的时间，会影响服务器的数据去重功能。