[发明专利]一种基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法

权利要求书

1.一种基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法，其特征在于，包括：

Lora节点入网后，从网关获取同步信息、通信信道和网关信道列表；Lora节点进行通信并计算定时上报的时区和竞争上报的时区；

上行通信采用TDMA与CSMA机制相结合的方式，在信标周期划分了定时上报时隙和竞争上报时隙；

统计信道占空比η_c、单位时间内信道内各节点通信时长占信道总通信时长的比例η_n和信道平衡因子θ；

若信道占空比η_c超过设定的信道超载阈值H，且信道平衡因子θ小于设定的信道平衡因子阈值Θ，调整节点的通信通道；

当满足信道负载统计条件时，网关每隔1分钟做一次数据统计，并判断是否存在节点需要调整通信信道；

统计信道占空比η_c包括：

Lora网关接收到节点的数据包后，根据接收射频参数和接收包长度，计算本次接收时长，记为τ；并将节点ID、通信信道编号和接收时长信息保存在本地；网关通过迭代的方式统计1小时内的信道负载总时长，记为∑τ，单位为s；信道占空比

统计单位时间内信道内各节点通信时长占信道总通信时长的比例η_n包括：

假设节点ID为i，记∑τi为该节点在1个小时内的总通信时长，那么

统计信道平衡因子θ包括：

平衡因子θ为最小信道占空比η_{c_min}与最大信道占空比η_{c_max}的比值，用公式表示为θ∈[0,1]；由此可知θ的值越接近1，表示网络中信道负载均衡性能越好；θ的值越接近0，表示网络中信道负载均衡性能较差。

2.如权利要求1所述的基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法，其特征在于，Lora节点进行通信并计算定时上报的时区和竞争上报的时区包括：

Lora节点在分配信道下进行通信，并根据同步信息，计算得到Lora节点本身定时上报的时区和竞争上报的时区。

3.如权利要求1所述的基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法，其特征在于，所述定时上报时隙和所述竞争上报时隙的总时长占整个信标周期的60％，去除发送之前的CAD侦听时隙，发送时隙的总时长不超过信标周期的50％，即网关的单个上行信道占空比不超过50％。

4.如权利要求1所述的基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法，其特征在于，调整节点的通信通道包括：

记最大负载信道为ch_{l_max}，最小负载信道为ch_{l_min}；首先网关需要从最大负载信道为ch_{l_max}内甄选出上行负载最大的节点，记为node_{l_max}；

然后网关向node_{l_max}下发更改信道的命令，命令node_{l_max}的通信信道由ch_{l_max}转变为ch_{l_min}，同时网关把node_{l_max}从ch_{l_max}信道上注销，并将node_{l_max}注册在ch_{l_min}信道下；节点通信的会话秘钥也随着信道的改变而改变。

5.如权利要求1所述的基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法，其特征在于，所述信道超载阈值H＝0.2；单个网关最大信道负载不能超过最小信道负载的2倍，所述信道平衡因子阈值Θ＝0.5。