[发明专利]一种基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法

说明书

本发明公开一种基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法，属于广域物联网技术领域。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和信道平衡因子为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。

技术领域

本发明涉及广域物联网技术领域，特别涉及一种基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法。

背景技术

Lora技术的诞生给低功耗广域网的发展带来了许多机遇和挑战。目前部署的Lora网络中，多采用SX1301构成8上1下的通信网关，同时也存在由SX1278或SX1276组成的多路上行和多路下行的轻量级网关。不管是哪种Lora网关，均存在多路上行的通信信道；所以，在Lora网络部署的应用环境内，可能存在单个网关的信道负载不均衡的问题。因此有必要对该问题进行研究，进而提高Lora网络的响应速度和并发性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法，以解决目前单个网关的信道负载不均衡、影响网络的响应速度和并发性能的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于多路上行Lora网关的信道负载均衡方法，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和信道平衡因子为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。

可选的，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。

可选的，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％。

可选的，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

统计信道平衡因子为θ包括：