[发明专利]一种基于RTS/CTS的LoRa网络的通信方法

说明书

本申请提供一种基于RTS/CTS的LoRa网络的通信方法，该方法包括：LoRa设备节点根据自身的工作模式采用各自对应的通信机制，完成LoRa设备节点与网关节点之间的通信；LoRa设备的工作模式包括Class A模式、Class B模式及Class C模式；不同的通信机制均基于RTS数据包和CTS数据包。该方案可以保证大规模物联网下，LoRa设备节点能够有效的访问信道，解决通信冲突，降低能耗。

技术领域

本发明属于介质访问控制技术领域，特别涉及一种基于RTS/CTS的LoRa网络的通信方法。

背景技术

LoRa是一种低功耗广域网(Low Power Wide Area Network，LPWAN)通信技术，由于功耗低、 距离远和容量大，被广泛应用于智能抄表、智慧农业等领域。介质访问控制(Media Access Control，MAC)层协议是LoRa无线网络的重要组成部分，但接入网络的终端节点数目较多，因此，如何减少通信冲突、降低功耗是MAC层协议研究的重要问题。

LoRaWAN是一个由LoRa联盟维护的开放网络协议标准，它定义了基于LoRa芯片的LPWAN技术的通信协议以及 LoRaWAN在数据链路层定义媒体访问控制（MAC）。在现原始的LoRaWAN网络协议中，为了解决通信冲突问题，LoRaWAN采用的MAC协议标准为Aloha 媒体访问控制协议。

Aloha媒体访问控制协议是一种简易的媒体访问控制机制，其工作原理为采用一种及时发送的思想，即用户存在数据需要发送，设备就及时发送，无需监听信道，随机发送。规定时间内若没有收到数据则进行重发。重发策略为：等待一段随机的时间，然后重发；如再次冲突，则再等待一段随机的时间，直到重发成功为止。上述Aloha协议虽然实现简单，能够满足LPWAN所需求的低功耗特点，但是其随机重发无监听性质，将极易导致数据包冲突以及重发的可能性。虽然后续提出了时隙S-Aloha方案，用时钟来统一用户的数据发送，将时间分为离散的时间片，用户每次必须等到下一个时间片才能开始发送数据，从而避免了用户发送数据的随意性，减少了数据产生冲突的可能性。但依然没有解决同一时隙发送的碰撞问题。

LoRaWAN针对不同的工作模式，提出了三种不同的类别Class A、Class B和ClassC。其中Class A采用低功耗模式，只在发送窗口后打开两个接收窗口，其余时间不再打开接收窗口，极大地节省了能量消耗。Class B则在Class A的基础上利用beacon机制，提供一个固定周期的额外接收窗口用于接收额外信息，因此该模式会额外存在能耗问题。Class C模式机制最消耗能耗，其接收窗口一直处于打开状态，保证了随时能够接收数据，但是相对应的也导致了能耗的极大增加。

综上，现有LoRaWAN网络使用Aloha协议随机性访问信道会导致的数据包冲突，不断重发，能耗过大等问题。

发明内容

本说明书实施例的目的是提供一种基于RTS/CTS的LoRa网络的通信方法。

为解决上述技术问题，本申请实施例通过以下方式实现的：

本申请提供一种基于RTS/CTS的LoRa网络的通信方法，该方法包括：

LoRa设备节点根据自身的工作模式采用各自对应的通信机制，完成LoRa设备节点与网关节点之间的通信；

LoRa设备的工作模式包括Class A模式、Class B模式及Class C模式；

不同的通信机制均基于RTS数据包和CTS数据包。

在其中一个实施例中，LoRa设备的工作模式为Class A模式，对应的通信机制为：

当LoRa设备节点检测信道处于空闲状态时，LoRa设备节点向网关节点范围内所有节点广播发送RTS数据包，LoRa设备节点进入竞争期；