[发明专利]网关选择方法

说明书

本发明提供了一种用于在一组网关中选择用于中继从服务器接收的并且旨在用于一群组终端中的每个终端的数据的至少一个网关的方法，所述群组中的每个终端经由所述一组网关中的至少一个网关与所述服务器进行通信，所述一群组终端和所述一组网关形成LoRa网络，每个网关接收旨在用于至少一个终端的数据，从而根据LoRaWAN协议在帧中将所述数据重新传输到所述数据旨在用于的每个终端。所述方法包括：选择使得所述服务器与最小尺度的所述群组中的每个终端进行通信的所述一组网关中的网关子集，所选择的子集使得由所述服务器发送并且由所述子集的每个网关中继的所述数据因用于中继由所述子集的网关发送的所述数据的帧之间的冲突而丢失的风险最小化。

技术领域

本发明涉及一种用于在一组网关中选择用于中继从服务器接收的并且旨在用于一群组终端中的每个终端的数据的网关的方法以及实现所述方法的设备，其中所述群组中的每个终端经由该一组网关中的至少一个网关与服务器进行通信。

背景技术

互联网正逐渐向用于将已变得可连接的各种对象连接起来的被称为“物联网”的广域网络转变。于是出现了网络方面的新需求，特别是无线网络具有比传统蜂窝网络更大的覆盖范围并有可能限制所连接设备的能耗的需求。在允许低功耗的这些远程无线网络(“低功耗广域网(LPWAN)”)间，可以提到基于LoRa(注册商标)(“远程”)技术的网络。LoRa技术在被称为“ISM(工业、科学和医疗)带”的频带上起作用，该频带包括可自由用于工业、科学和医疗应用的频带。LoRa技术是基于扩频技术的，扩频技术使得在特别嘈杂的ISM带中获得具有良好鲁棒性的低比特率通信成为可能。

基于LoRa技术的网络(以下简称“LoRa网络”)使用名为LoRaWAN的协议(LoRaWAN1.1规范，最终版，2017年10月11日)。LoRa网络由通常放置在高处以便于覆盖较大的地理区域的基站或网关组成。网关能够检测设备或终端(“终端”)在其区域中发送的消息，并将该消息传输到至少一个服务器(“LoRa网络服务器(LNS)”)，该服务器将对该消息进行处理或将其重新传输到一个或多个应用服务器。

在LoRa网络的常规运行中，期望根据LoRaWAN协议将消息(即数据)传输到服务器，该服务器以被称为上行帧的帧的形式传输该消息。上行帧以广播模式传输。该上行帧被至少一个网关接收。接收到帧的每个网关对帧进行解码并在HTTP(超文本传输协议)请求中将消息重新传输到服务器。如果若干个网关已接收到帧，则服务器将收包含该消息的若干个HTTP请求。服务器继而必须在接收到上行帧的网关间指定将被用于中继对上行帧中包含的消息的响应的网关。该响应以HTTP请求的形式从服务传输到指定网关，并且然后根据LoRaWAN协议以单播方式从指定网关传输到下行帧中的终端。在大多数的LoRa网络的具体实施中，指定网关为利用发送上行帧的终端提供最佳传输质量的网关。

该LoRaWAN协议定义了三种传输类别：A类、B类和C类。A类在能耗方面是最经济的。当终端有数据要发送时，其会不受控制地发送数据，这是因为其会为来自服务器的任何消息打开两个连续的侦听窗口。这两个窗口的推荐持续时间为1秒和2秒。只有在这两个窗口期间，服务器才能将先前存储的数据发送到终端。出于兼容性的原因，A类必须在所有终端中实施。

B类在能量消耗和双向通信需求之间提供了很好的折衷。在B类中操作的终端每隔一段时间就打开由服务器发送的周期性消息编写的接收窗口。

C类具有最大的能耗，因为其终端是永久监听的，这使得在任何时间都可以进行通信。

应该指出的是，一件设备在运行过程中可以改变类别。

最近，“LoRaWAN远程组播设置规范，最终版，版本1.0.0,2018年9月10日”的文件中定义了LoRaWAN协议的一个变更，这使得服务器能够将下行帧传输到一群组终端。该一群组终端形成组播组并且传送到组播组的帧被称为组播帧。LoRaWAN协议的开发定义了如何对组播组的终端的组播分布窗口进行编程，如何确保所述群组中的终端在该窗口的起点处暂时进入B类或C类，以及如何关闭组播分布窗口并恢复到例如A类的正常运行。