[发明专利]一种LoRaWAN网络下行路由控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种LoRaWAN网络下行路由控制方法及系统，包括：基于SDN框架对LoRaWAN网络下行路由拓扑关系建模，得到网络下行路由模型获取模型中各交换机之间的预设时间段内的链路带宽占用率序列；根据该序列确定ARIMA模型的模型参数并训练ARIMA模型，根据训练后的ARIMA模型得到各交换机之间的链路带宽占用率预测值；确定LoRaWAN网络从集中控制器传输至数据收发端的数据包传输时延根据链路带宽占用率预测值和数据包传输时延应用三角模算子确定集中控制器传输至数据收发端的各路径的选择顺序。引入了SDN框架以及ARIMA模型的预测值以及数据包传输时延，提高下行通信过程中的数据传输效率。

技术领域

本发明涉及网络下行通信领域，特别是涉及一种基于SDN框架的LoRaWAN网络下行路由控制方法及系统。

背景技术

LoRaWAN网络技术是低功耗广域网中主要技术之一，在LoRaWAN下行通信中，传输时延和丢包率是LoRaWAN网络下行通信服务质量的重要指标。为了降低LoRaWAN网络下行通信中的丢包率和传输时延，提高通信性能，已经有很多研究通过优化信道评估机制和使用轮询广播机制来减少网关发送数据受占空比和终端节点接收窗口的限制，从而间接提高下行通信的可靠性和时延性能。LoRaWAN网络的下行通信性能与上行数据的到达率、重传次数及数据速率有关，现有技术方案的研究主要集中在LoRaWAN协议的MAC层及应用实现，且该类方案不涉及LoRaWAN下行通信路径选择的控制策略，因此数据控制和转发是关联在一起的，耦合性较强，随着下行负载率的增加，LoRaWAN网络处理数据拥塞的能力容易达到上限，从而造成数据传输效率降低，基于此，本发明提出一种基于SDN框架的LoRaWAN网络下行路由控制方法及系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种LoRaWAN网络下行路由控制方法及系统，通过SDN框架搭建的LoRaWAN下行路由模型，结合改进ARIMA模型建立下行链路负载占用率的数据预测模型，并根据链路带宽占用率预测值和所述数据包传输时延设计LoRaWAN网络下行路由控制策略，提高了数据传输的效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种LoRaWAN网络下行路由控制方法，包括：

基于SDN框架对LoRaWAN网络下行路由拓扑关系建模，得到网络下行路由模型；所述网络下行路由模型包括集中控制器、多个交换机和多个数据收发端；每个所述交换机均与所述集中控制器连接；每个所述交换机均连接一个所述数据收发端；每一所述交换机至少与剩余所述交换机中的一个连接；

获取所述网络下行路由模型中各所述交换机之间的预设时间段内的链路带宽占用率，得到链路带宽占用率序列；

根据所述链路带宽占用率序列确定ARIMA模型的模型参数并训练所述ARIMA模型，得到训练后的ARIMA模型；所述模型参数包括自回归项数、移动平均项数、自相关系数和加权平均系数；

根据所述训练后的ARIMA模型得到各所述交换机之间的各链路的链路带宽占用率预测值；

确定LoRaWAN网络下行通信业务数据从所述集中控制器传输至所述数据收发端的数据包传输时延；

利用三角模算子融合所述链路带宽占用率预测值和所述数据包传输时延，并结合所述链路带宽占用率序列确定所述业务数据自所述集中控制器传输至所述数据收发端的各路径的选择顺序。

一种LoRaWAN网络下行路由控制系统，包括：

网络下行路由模型构建模块，用于基于SDN框架对LoRaWAN网络下行路由拓扑关系建模，得到网络下行路由模型；所述网络下行路由模型包括集中控制器、多个交换机和多个数据收发端；每个所述交换机均与所述集中控制器连接；每个所述交换机均连接一个所述数据收发端；每一所述交换机至少与剩余所述交换机中的一个连接；