[发明专利]一种低功耗窄带无线网络信道资源划分方法

说明书

本发明涉及一种低功耗窄带无线网络信道划分方法。所述低功耗窄带无线网络至少包括终端、网关和服务器。本发明所述低功耗窄带无线网络信道资源划分方法特征在于通过对可用的信道资源进行以最小信道单元的定义和切片，使得信道资源的划分更加灵活，为网关、终端提供不同的信道资源策略，结合频谱资源环境变化、信道变化和业务变化，引入动态调整和更新机制，提高了信道资源使用效率、系统容量和信道可靠性。

技术领域

本发明涉及无线通信、低功耗窄带无线通信网络、物联网及其在智能家居、安防、智能停车、无线追踪器等行业应用领域；更具体地涉及一种低功耗窄带无线网络信道资源划分方法。

背景技术

近年来，以NB-IoT和LoRa技术为代表的低功耗广域网技术发展迅速。NB-IoT技术是以授权频谱为基础，信道资源有规划和保障。LoRa技术面向用户私有环境、可独立组网，应用于各个行业传感器数据采集、控制及低速率通信场景，应用更为灵活。

无论是NB-IoT或是LoRa技术都属于一种低功耗窄带无线技术。相比较于现有的3G、4G网络、WiFi等技术,物联网低功耗窄带无线网络技术典型的特征就是设备工作功耗低、带宽窄，因此也更适合于传感器和低速率应用。

NB-IOT网络是工作于授权频谱，终端的入网信道不会受到干扰，信道频谱资源有较好的保障。基于LoRa技术的物联网窄带无线网络工作于非授权频段，终端入网信道容易受到干扰，从而降低了入网效率和成功率。

在LoRa技术的应用过程中，各个LoRa应用系统共享频谱资源，尽管是低功耗系统，每一个系统对频谱资源的使用相互独立，难免会产生交叉干扰。在每个系统内部，频谱资源的使用也可能因为业务的变化、外部干扰的变化而需要动态调整。而传统的无线网络系统中信道资源的划分和配置往往是固定，更难以应对变化的频谱资源环境和业务变化。

为了提高频谱资源利用率，需要设计动态可调的信道资源划分策略。中国专利申请CN201710153202.3提出保护一种方法，主要特征在于为新增的LoRa终端配置频率，形成频率有序集合；所述频率有序集合中频率的间隔为两倍信号带宽；所述LoRa终端依次根据所述频率有序集合中的频率搜索LoRa网关，直到获取LoRa网关的无线信号；所述终端的频率配置可以使用NFC接口。发明内容中提到有益效果在于新增的LoRa终端根据预先配置的频率可自动搜索当前可用的LoRa网关，从而自动加入到已有的无线通信系统中，提高了无线通信系统扩充容量的便捷性。

这种方法提出在预定的频率集合进行接入是无线通信领域常用的方法。然而LoRa系统的带宽随着扩频因子变化非常大，从7.8kHz到500kHz，固定的带宽分配显然无法满足业务带宽变化的需求。同时，对于出现信道环境、网络终端数量、网关覆盖等多种因素出现变化时，上述发明专利申请所述方法不能有效解决系统信道资源的稳定可用和最大化使用效率。

中国专利申请CN201710123829.4提出了一种LoRaWAN物联网应用的接入方法，主要包括在基于LoRaWAN协议的系统中终端中运行的应用如何在后台服务器进行注册的过程和方法。这种方法并未涉及到窄带无线网络的信道资源划分和规划。

中国专利申请CN 201510445516.1)提供了一种包括分时的方式解决多个终端的信道竞争方法，未涉及信道如何定义和划分。

中国专利申请CN 201710207828.8)提供了一种定义LoRa网络拓扑结构的方法及系统，并未涉及信道的定义和资源划分。

中国专利申请CN 201610390216.2提供了一种基于时间分配的动态的信道竞争方法。该方法中提出对信道从时间上进行划分，但是未涉及到频率、带宽等参数，因此，在应用中仍然不够灵活。

中国专利申请CN 201610783275.6提供了一种基于区域划分使用不同扩频码的信道访问控制方法，并未涉及频谱资源、信道的划分和动态调整。