[发明专利]一种基于LoRa智能安防系统的多跳网络路由方法

权利要求书

1.一种基于LoRa智能安防系统的多跳网络路由方法，其特征在于，包括：

S1：初始化LoRa智能安防系统和路由数据库；LoRa智能安防系统包括终端子系统、中继子系统、网关子系统和云平台子系统；

S2：终端采用LoRa广播通信方式发送上行通信数据帧到一层路由中继节点；

S3：第一层中继节点采用广播接收的方式接收上行通信数据帧并对上行通信数据帧进行封装，得到第一层中继数据帧；

S4：更新当前层中继节点的本地路由层间通信质量数据库；根据当前层中继节点本地存储的与下一层中继节点通信的本地路由层间通信质量数据库计算下一层中继节点路由质量系数；选择下一层中继节点中路由质量系数最大的中继节点作为下一跳中继节点并向其发送当前层中继数据帧；

S5：下一层中继节点接收当前层中继数据帧并对其进行封装，返回步骤S4，直到顶层中继节点接收到前一层中继数据帧；顶层中继节点计算与各网关通信的路由质量系数，并选择路由质量系数最大的网关向其发送中继数据帧；

S6：网关子系统接收中继网络上传的所有中继数据帧并对其进行解析，对解析后的中继数据帧进行封装，得到上行网关数据帧，将上行网关数据帧发送给云平台；

S7：云平台对所有上行网关数据帧进行初步解析，得到解析结果；根据解析结果更新云平台的链路通信质量数据库并计算链路质量系数；

S8：云平台根据链路质量系数选择通信质量最好的数据链路传送的上行网关数据帧进行进一步解析，得到终端上传的上行数据；

S9：云平台根据链路通信质量数据库选择通信质量最好的链路作为下行通信链路；根据下行通信链路进行下行通信。

2.根据权利要求1所述的一种基于LoRa智能安防系统的多跳网络路由方法，其特征在于，初始化LoRa智能安防系统和路由数据库的过程包括：

S11：中继节点和网关配置默认LoRa通信资源；其中，LoRa通信资源包括频率、带宽、扩频因子、编码效率；

S12：所有中继节点与中心网关建立通信，中心网关采集每个中继节点与其LoRa通信的信号强度并上传至云平台；

S13：云平台接收所有中继节点上传的信号强度，根据中继节点上传的信号强度进行中继节点路由层级划分，得到中继节点路由层级划分结果；

S14：所有中继节点根据中继节点路由层级划分结果进行通信并获取信号强度和信噪比，每层中继节点根据信号强度和信噪比建立本地路由层间通信质量数据库；每层中继节点以最大射频发射功率经中心网关将本地路由层间通信质量数据库上传至云平台；

S15：云平台接收所有中继节点的本地路由层间通信质量数据库；云平台根据所有中继节点的本地路由层间通信质量数据库建立云平台的链路通信质量数据库。

3.根据权利要求2所述的一种基于LoRa智能安防系统的多跳网络路由方法，其特征在于，得到中继节点路由层级划分结果的过程为：

云平台统计中继节点数量n，设置中继层数N；

计算n除以N，商为x，余数为y；

若余数y＝0，则第1层至第N层每层中继节点个数均为x；若余数y0，则第1层至第y层每层中继节点个数均为x+1，其余层中继节点个数为x；

将中继节点根据信号强度按从小到大的顺序进行排序，根据排序对中继节点所属路由层级进行划分；信号强度小的中继节点为低层中继节点，信号强度大的中继节点为高层中继节点。

4.根据权利要求1所述的一种基于LoRa智能安防系统的多跳网络路由方法，其特征在于，下一层中继节点对当前层中继数据帧进行封装的过程包括：在当前层数据帧尾部写入当前层中继节点的标识RTid和此次接收LoRa信号的通信质量数据Qua_Data，将写入标识和通信质量数据后的当前层数据帧封装成下一层中继数据帧UE-GW-UL-RT；其中，通信质量数据Qua_Data包括此次LoRa通信的信号强度RSSI和信噪比SNR。

5.根据权利要求1所述的一种基于LoRa智能安防系统的多跳网络路由方法，其特征在于，网关对解析后的中继数据帧进行封装的过程包括：在中继数据帧尾添加顶层路由节点与网关通信的通信质量数据Qua_Data及网关标识GWid，对添加通信质量数据和网关标识后的中继数据帧进行封装，得到上行网关数据帧GW-CP-UL-DATA。