[发明专利]面向移动LoRa终端的可靠数据传输方法在审
申请号: | 202310656858.2 | 申请日: | 2023-06-05 |
公开(公告)号: | CN116582821A | 公开(公告)日: | 2023-08-11 |
发明(设计)人: | 熊润群;陈慈媛;徐祝庆;林敬凯;罗军舟;王苏扬;任瑞;吴超 | 申请(专利权)人: | 东南大学;江苏金恒信息科技股份有限公司 |
主分类号: | H04W4/029 | 分类号: | H04W4/029;H04W24/04;H04W52/24;H04W52/28 |
代理公司: | 南京众联专利代理有限公司 32206 | 代理人: | 叶倩 |
地址: | 210096 *** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 面向 移动 lora 终端 可靠 数据传输 方法 | ||
本发明公开了一种面向移动LoRa终端的可靠数据传输方法,首先通过一次通信确定LoRa终端与网关之间的通信距离,并根据通信距离选择传输能耗最小的参数;然后为保障传输可靠性,设计了LoRa终端移动情况下的终端信道选择方案;最后考虑到LoRa终端的移动情况,提出了利用移动LoRa网关提供可靠传输服务,设计了LoRa终端位置感知方法,在LoRa网关可移动的前提下,使LoRa网关可跟随LoRa终端移动,覆盖尽可能多的LoRa终端,使尽可能多的LoRa终端可以以更快的通信速率、更小的传输能耗进行通信,在保障可靠数据传输的同时,尽可能降低LoRa终端传输能耗,延长LoRa网络生命周期。
技术领域
本发明属于物联网中低功耗广域网的技术领域,主要涉及了一种面向移动LoRa终端的可靠数据传输方法。
背景技术
低功耗广域网(Low-Power Wide-Area Networks,LPWAN)是可提供远距离低功耗通信的一类物联网技术(无线通信技术)。因其小数据、大连接、低成本等特性,LPWAN被广泛应用于智慧工业、智慧城市、智慧农场等大范围场景,以提供低功耗远距离通信。依据是否授权频谱,目前市场上主流的LPWAN技术主要可分为两类:(1)非授权频谱的非蜂窝技术,主要包括LoRa(Long Range)、Sigfox等。(2)已授权频谱的蜂窝物联网技术,主要包括NB-IoT、LTE-M等。其中,LoRa因具有开放性架构、按需自主组网、微型化易部署等优势,尤其适用于运营商网络无法覆盖的户外环境,如智慧工业、智慧城市、智慧农场等需要长周期低功耗数据监测的环境,因此在一众LPWAN技术中脱颖而出。因此,围绕LoRa网络展开深入透彻的前瞻性研究具有重要的理论和应用价值。
LoRa网络主要由终端、网关、网络服务器及应用服务器等组成。LoRa终端和网关以单跳星型网络拓扑,通过LoRaWAN连接,终端设备按照一定的传输参数,采用纯ALOHA方式向网关传输传感器数据。传输参数主要有:载波频率(Carrier Frequency,CF)、扩频因子(Spreading Factor,SF)、带宽(Bandwidth,BW)、编码率(Code Rate,CR)和发送功率(Transmission Power,TP)。其中扩频因子越大(SF7-SF12),传输速率越小,传输距离越远,传输能耗越大;发送功率越大,传输距离越远,传输能耗越大。一个载波频率和一个扩频因子的组合构成了终端与网关的一个信道。一个LoRa网关最多可设置8个载波频率,同时监听这8路载波频率传输的信号,对这8路信号并行解调。LoRa终端与网关的通信过程会受到两类传输干扰:Co-SF干扰和Inter-SF。网关通过蜂窝网络、以太网或者Wi-Fi等网络向网络服务器发送解调后的数据包,网络服务器解析处理数据包后,视应用需求将对应数据上传至应用服务器。
LoRa终端因其可自主按需组网等优势,已在智慧城市、智慧农业等领域广泛部署。如地理位置资产管理,LoRa网络可为运输供应商、医疗保健、食品服务和许多其他垂直行业提供远程通信和超低功耗的地理位置资产管理;野生动物追踪,用户可追踪佩戴LoRa终端的大象、海豚等野生动物的踪迹;紧急救援场景,LoRa网络因其抗干扰强的特点,可用于地震、森林火灾、火山等场景进行通信,进入灾区的救援人员可通过佩戴的LoRa终端进行通信。在上述场景中,LoRa终端均具有移动性,存在于LoRa网关通信距离变动的特点。由于LoRa复杂的传输特性与LoRa网关有限的并行接收能力,LoRa终端的移动性将导致传输参数、噪声干扰、终端分布情况的不确定性,易导致数据包无法发送到LoRa网关,或因为大量的传输冲突而导致发送失败。且由于LoRa终端的移动性,LoRa网关有时也需要跟随LoRa终端移动,方可长期为移动LoRa终端提供高质量(低功耗、高速率等)的通信服务。因此,在LoRa终端移动的情况下,如何分配传输参数,调度网关下行通信,以保障移动LoRa终端与LoRa网关的可靠传输,并尽可能保障低功耗传输,延长LoRa网络生命周期,是亟待解决的核心问题。
发明内容
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