CN111565378B - LoRa通信方法以及LoRa通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LoRa通信方法以及LoRa通信系统，方法包括：进入下行有效时间区间，在下行有效时间区间内：服务节点工作于发送状态并发送下行数据至下行信道；多个终端节点工作于接收状态并从下行信道接收下行数据；在下行有效时间区间结束后进入上行有效时间区间，在上行有效时间区间内：多个终端节点工作于发送状态并将各种类型的数据发送至对应的各种类型的上行通道中；服务节点工作于接收状态并从各种类型的上行通道中接收对应的各种类型的上行数据；在上行有效时间区间结束后再次进入下行有效时间区间,如此，下行数据和上行数据不会冲突；而且可以减小上行数据之间的冲突，总而言之，本发明可以达到提到系统吞吐量、降低数据碰撞的效果。

Description

LoRa通信方法以及LoRa通信系统

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种LoRa通信方法以及LoRa通信系统。

背景技术

LoRa是适用于物联网的一种长距离、低功耗、无线通信技术，参考图1，在LoRa通信系统中的设备主要包括终端、网关和服务器。LoRa技术主要用于网关和终端之间的通信，并且网关和终端之间大多采用星型拓扑结构。现阶段支持LoRa的主要芯片采用半双工的方式，即网关和终端均不能同时进行发送和接收操作。

目前，LoRa主要应用于水电表等业务，这类业务数据量较少且实时性要求一般不高，传输数据主要利用Aloha(即数据随机产生随机发送)的方式，这样系统的管理及工作方式比较简单，但系统的吞吐量比较低，数据碰撞概率较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述数据碰撞概率较高的缺陷，提供一种LoRa通信方法以及LoRa通信系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种LoRa通信方法，适用于包括服务节点和多个终端节点的LoRa通信系统，所述方法包括：

进入下行有效时间区间，在所述下行有效时间区间内：服务节点工作于发送状态并发送下行数据至下行信道；所述多个终端节点工作于接收状态并从所述下行信道接收所述下行数据；

在下行有效时间区间结束后进入上行有效时间区间，在所述上行有效时间区间内：所述多个终端节点工作于发送状态并将各种类型的数据发送至对应的各种类型的上行通道中；服务节点工作于接收状态并从各种类型的上行通道中接收对应的各种类型的上行数据；

在所述上行有效时间区间结束后再次进入所述下行有效时间区间。

优选的，所述方法还包括：

在所述上行有效时间区间结束后先进入等待时间区间，在所述等待时间区间内所述服务节点和多个终端节点均工作于数据处理状态，在所述等待时间区间结束后进入所述下行有效时间区间。

优选的，所述方法还包括，在首次进入所述下行有效时间区间之前，所述服务节点执行以下步骤：

确定下行数据以及各类上行数据的时隙长；

确定下行通信参数，包括：根据下行数据的时隙长确定所述下行有效时间区间的时间长度；

确定上行通信参数，包括：根据所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型、各类上行数据的时隙长以及预设的终端节点的数量，确定系统中预设的多个上行信道的分类结果、所述上行有效时间区间的时间长度、实时性要求相对较低的部分类型的上行数据的时隙分配结果。

优选的，所述方法还包括：

所述服务节点在所述等待时间区间内工作于数据处理状态时，确定在线的终端节点的数量，并在在线的终端节点的数量出现阶段性变化时，重新确定上行通信参数。

优选的，所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型包括入网数据、随机数据、周期数据，所述的确定上行通信参数，具体包括：

对所述多个上行信道进行类型划分：将所述多个上行信道划分为入网信道、随机信道、周期信道三种类型；

根据预设的终端节点的数量、随机数据的时隙长以及随机信道的数量，确定所述上行有效时间区间的时间长度以满足随机数据的上行要求；

根据预设的终端节点的数量、周期数据的时隙长以及所述上行有效时间区间的时间长度，验证所述周期信道的数量是否满足周期数据的上行要求，如验证不通过，则直接重新确定所述上行有效时间区间的时间长度或者更新周期信道和随机信道的数量后重新确定所述上行有效时间区间的时间长度，直至验证通过；

为周期数据分配具体的周期信道以及周期时隙，为随机数据分配具体的随机信道以及随机时隙。

优选的，所述的确定上行通信参数，还包括：

若所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型还包括紧急数据，则在对所述多个上行信道进行类型划分时还需划分出紧急信道这种类型；

在确定所述上行有效时间区间的时间长度后，还需根据紧急数据的时隙长以及所述上行有效时间区间的时间长度，验证所述紧急信道的数量是否满足紧急数据的上行需求，如验证不通过,则直接重新确定所述上行有效时间区间的时间长度或者更新紧急信道和随机信道的数量后重新确定所述上行有效时间区间的时间长度，直至验证通过。

优选的，所述的确定上行通信参数，还包括：

若系统中存在中继节点，则在对所述多个上行信道进行类型划分时则在对所述多个上行信道进行类型划分时还需划分出预留中继信道这种类型，所述预留中继信道专用于传输所述中继节点发送的数据。

优选的，所述周期数据的上行要求是：

周期数据的发送周期是小周期的整数倍，所述小周期由下行有效时间区间、上行有效时间区间和等待时间区间构成；

以及根据周期数据的时隙长从连续的K个小周期的所有所述上行有效时间区间中划分为出多个周期时隙，分配给每一个终端节点的周期信道以及周期时隙，与其他终端节点的周期信道以及周期时隙不完全相同，其中，K为正整数，由周期数据的发送周期与小周期的比值决定。

优选的，所述随机数据的上行要求是：根据随机数据的时隙长从所述上行有效时间区间中划分为出多个随机时隙，以若干个终端节点为一组的方式对全部的终端节点进行分组，且每一组终端节点的数量符合随机数据发送的概率标准，分配给每一组终端节点的随机信道以及随机时隙，与其他终端节点的随机信道以及随机时隙不完全相同。

优选的，所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型包括入网数据、紧急数据、随机数据、周期数据，所述上行信道的类型包括入网信道、紧急信道、随机信道、周期信道；

所述入网数据的上行方式为：随机产生随机发送至所述入网信道；

所述紧急数据的上行方式为：随机产生随机发送至所述紧急信道；

所述周期数据的上行方式为：每个所述终端节点的周期数据在分配好的周期时隙发送至分配好的周期信道中；

所述随机数据的上行方式为：每个终端节点的随机数据在分配好的随机时隙发送至分配好的随机信道中。

本发明另一方面还公开了一种LoRa通信系统，包括服务节点和多个终端节点，所述LoRa通信系统基于前述方法实现通信。

本发明的LoRa通信方法以及LoRa通信系统，具有以下有益效果：本发明中设定下行有效时间区间和上行有效时间区间，下行有效时间区间仅下行数据，而在上行有效时间区间仅上行数据，如此下行数据和上行数据不会冲突；而且，对于上行数据，本发明是将各种类型的数据发送至对应的各种类型的上行通道中，也就是说为上行数据分配了不同的上行信道，从而可以减小上行数据之间的冲突，总而言之，本发明可以达到提到系统吞吐量、降低数据碰撞的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是LoRa通信系统的结构示意图；

图2是本发明的通信方法的流程图；

图3是一个具体实施例中信道分配和时间分配示意图；

图4是另一个具体实施例中信道分配和时间分配示意图；

图5是再一个具体实施例中信道分配和时间分配示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本发明总的思路是：LoRa通信系统中，在下行有效时间区间结束后进入上行有效时间区间，在所述上行有效时间区间结束后再次进入所述下行有效时间区间，如此循环，相当于轮流进入下行有效时间区间、上行有效时间区间，如果把相邻的两个下行有效时间区间的进入点之间的这段时间作为一个小周期，则相当于以设定好的小周期进行重复，而每个小周期中，都会在下行有效时间区间专门进行数据下行，在上行有效时间区间专门进行数据上行，如此下行数据和上行数据不会冲突。而且，对于上行的情形，终端节点是将各种类型的数据发送至对应的各种类型的上行通道中，也就是说为上行数据分配了不同的上行信道，从而可以减小上行数据之间的冲突，最终本发明可以达到提到系统吞吐量、降低数据碰撞的效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参考图2，是本发明的通信方法的流程图。本发明适用于包括服务节点和多个终端节点的LoRa通信系统，需要说明的是，本发明下文虽然并未提及网关，但是服务节点和多个终端节点之间实际上是通过网关通信的，具体可参考图1。

本发明的通信方法包括：

S101、进入下行有效时间区间，在所述下行有效时间区间内：服务节点工作于发送状态并发送下行数据至下行信道；所述多个终端节点工作于接收状态并从所述下行信道接收所述下行数据；

S102、在下行有效时间区间结束后进入上行有效时间区间，在所述上行有效时间区间内：所述多个终端节点工作于发送状态并将各种类型的数据发送至对应的各种类型的上行通道中；服务节点工作于接收状态并从各种类型的上行通道中接收对应的各种类型的上行数据；

LoRa通信系统可以应用于各种实际应用中，实际应用不同，所涉及的上行数据的类型可能不同，而且一种具体的应用，也可能因为需求不同所要求的上行数据的类型不同，不过总的来说，上行数据的类型一般包括入网数据、紧急数据、随机数据、周期数据中的几种。其中，入网数据，表示第一次入网或一段时间后离线重新入网的数据；紧急数据，也称SOS数据，表示随机产生并且实时性要求高的数据；随机数据，表示随机产生且实时性要求较低的数据；周期数据，表示每个终端固定时间需要发送的数据。以上这几类数据可能根据LoRa通信系统的实际应用不存在，例如：实际应用不要求实时性，那么紧急数据便不存在。

本发明中，每一种类型的上行数据都分配对应类型的专用的上行信道，比如入网数据、紧急数据、随机数据、周期数据分别对应的上行信道的类型是：入网信道、紧急信道、随机信道、周期信道。

优选的，本发明中：所述入网数据的上行方式可以为slot-Aloha方式或者Aloha方式。Aloha方式时数据在时间上完全随机发送，而Slot Aloha是将时间分成时间片，数据只能在规定起点发送。slot-Aloha、Aloha两种方式的性能区别：(相同条件下)Aloha时延较小，但(理论上)slot_Alohad的系统数据吞吐量是Aloha的2倍，因此，如果使用Aloha直接发送入网数据的话比较简单，如果使用slot_Aloha需要同步起点，具体在本系统中可以通过在发送入网数据前先侦听下行数据认为同步时间起点再发送入网数据，显然在复杂性上Aloha的方式更简单些，总而言之，具体采用哪种方式可根据复杂性、实时性需求和吞吐量性能综合衡量。所述紧急数据的上行方式为slot-Aloha方式或者Aloha方式。所述周期数据的上行方式为：每个所述终端节点的周期数据在分配好的周期时隙发送至分配好的周期信道中。所述随机数据的上行方式为：每个终端节点的随机数据在分配好的随机时隙发送至分配好的随机信道中。此处，所谓时隙，实际上就是时间片的意思。

S103、在所述上行有效时间区间结束后进入等待时间区间，在所述等待时间区间内所述服务节点和多个终端节点均工作于数据处理状态，在所述等待时间区间结束后进入所述下行有效时间区间。

理论上，在一个时间区间结束后，可以立马进入下一个时间区间，也可以等待一定的时间后才进入下一个时间区间，本发明中优选为立马进入下一个时间区间。参考图3-5，图中的横轴表示信道、纵轴表示时间，图中Td表示下行有效时间区间，Tu表示上行有效时间区间，Tw表示等待时间区间。Td、Tu、Tw三者共同构成一个小周期Ta，整个系统，无论是服务节点还是终端节点，都是同步反复进入这个小周期Ta，换句话说，整个通信过程相当于是好多个这样的小周期Ta拼接构成。

以上步骤S101-S103中，涉及到各种通信参数，例如：各个时间区间的长度、上行通道的分类结果以及实时性要求相对较低的部分类型(比如随机数据和周期数据)的上行数据的时隙分配结果。这些通信参数可以是服务节点初始化时预先确定好，为此，本发明的所述方法还包括：在首次进入所述下行有效时间区间之前，即进入步骤S101之前，所述服务节点执行以下步骤S100a-S100c。

S100a、确定下行数据以及各类上行数据的时隙长。

具体的，可以根据预先输入的下行数据以及各类上行数据的数据长度和所采用的扩频因子(SF)，计算得到下行数据以及各类上行数据的时隙长。

以下行数据为例，需要预先输入下行数据的数据长度和采用的SF，则服务节点可以直接调用既有的小工具，小工具可基于数据长度和采用的SF直接计算得到网关芯片的理论传输时间。在计算得到理论传输时间之后，可以在理论传输时间的基础上扩大一定的倍数(如1.2倍)得到网关下行的时隙长，也即下行数据的时隙长。周期数据、随机数据和紧急数据的时隙长的确定方法同理，此处不再赘述。

S100b、确定下行通信参数，包括：根据下行数据的时隙长确定所述下行有效时间区间的时间长度。本发明中，所述下行有效时间区间的时间长度就等于下行数据的时隙长。

S100c、确定上行通信参数，包括：根据所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型、各类上行数据的时隙长以及预设的终端节点的数量，确定系统中预设的多个上行信道的分类结果、所述上行有效时间区间的时间长度、实时性要求相对较低的部分类型的上行数据的时隙分配结果。

更具体的，步骤S100c中所述的确定上行通信参数，具体包括：

S100c1、对所述多个上行信道进行类型划分。

参考图3，在一个具体的实施例中，所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型包括入网数据、随机数据、周期数据三种类型，则将所述多个上行信道划分为入网信道、随机信道、周期信道三种类型。

参考图4，在另一个具体的实施例中，所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型包括入网数据、紧急数据、随机数据、周期数据四种类型，则将所述多个上行信道划分为入网信道、紧急信道、随机信道、周期信道四种类型。

参考图5，优选的，本发明还考虑到系统中有可能设置有中继节点，为了兼顾这种情形，在又一个具体的实施例中，若系统中存在中继节点，则在对所述多个上行信道进行类型划分时还需划分出预留中继信道这种类型，所述预留中继信道专用于传输所述中继节点发送的数据。

本发明在划分上行信道时，是按照以下优先级逐次降低的顺序逐次划分：入网信道、预留中继信道、紧急信道、周期信道、随机信道。先从所有上行信道中划分出优先级最高的信道，再从剩下的上行信道中划分出优先级次高的信道，以此类推。因此，在对所述多个上行信道进行类型划分时，需要先确定除随机信道以外的其他每个类型的信道数量，对于入网信道、预留中继信道、紧急信道，其数量可以预先设定好，比如说入网信道、预留中继信道、紧急信道均为一个。而对于周期信道，其数量由预设的终端节点的数量、周期数据的时隙长以及周期数据的发送周期共同确定，具体的，周期信道的数量Nz等于(Nc*Tz)/T，若由此计算出的Nz不为整数，则需要将Nz取整后加一，其中T表示周期数据的发送周期，Nc表示预设的终端节点的数量，Tz表示周期数据的时隙长。比如说，预设的终端节点的数量Nc是20个，周期数据的时隙长Tz为30s，周期数据的发送周期T为10min，则周期信道的数量Nz(20个*30s)/10min＝1。若预设的终端节点的数量Nc是22个，则Nz＝(22个*30s)/10min＝1.1，不为整数，因此将其取整加一，即得到N1＝2。

例如，假设系统中预设的多个上行信道是F0-F7，预先设定入网信道、预留中继信道、紧急信道的数量均为1，预先计算得到的周期信道的数量为2。假设系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型仅包括入网数据、随机数据、周期数据三种类型，先将F0划为入网信道，再将F7和F6划为周期信道，剩下的F1-F5则为随机信道，划分结果如图3所示。又假设现在更改需求，新的需求增加了紧急数据，则先将F0划为入网信道，再将F1划为紧急信道，再将F7和F6划为周期信道，剩下的F2-F5则为随机信道，划分结果如图4所示。又假设现在系统中增加了中继节点，则先将F0划为入网信道，再将F1划为预留中继信道，再将F2划为紧急信道，再将F7和F6划为周期信道，剩下的F3-F5则为随机信道，划分结果如图5所示。

另外，本发明中，入网信道、预留中继信道、紧急信道是从F0开始逐个划分，而周期信道是从F7开始逐个划分，这样确保紧急信道和周期信道分布于随机信道两侧，因为在划分信道数量后后面还需要验证信道数量是否符合要求，有可能会需要更新紧急信道或者周期信道的信道数量，将随机信道放在中间，可以保证即使变更紧急信道、周期信道的数量，相同类型的信道还是集中在一块，便于管理。

S100c2、根据预设的终端节点的数量、随机数据的时隙长以及随机信道的数量，确定所述上行有效时间区间的时间长度以满足随机数据的上行要求。

本发明中，所述随机数据的上行要求是：根据随机数据的时隙长从所述上行有效时间区间中划分为出多个随机时隙，以若干个终端节点为一组的方式对全部的终端节点进行分组，且每一组终端节点的数量符合随机数据发送的概率标准，分配给每一组终端节点的随机信道以及随机时隙，与其他终端节点的随机信道以及随机时隙不完全相同。所谓不完全相同，是指的随机信道、随机时隙这两个参数不能两个都相同，至少有一个是不同的，如此可以保证每一组终端节点中至少有一个终端节点的随机数据可以传输且不会与其他组的终端节点的随机数据发生冲突。另外，随机时隙是否相同，是以随机时隙在单个上行有效时间区间或者说单个小周期内的时间位置进行比较。

例如，若随机信道数量为Ns，预设的终端数量为Nc，随机数据发送的概率标准是随机数据发送的成功概率大于等于P，则每一组终端节点的数量Nx，显然同一组的终端节点是竞争关系，他们他竞争成功率1/Nx也即上述成功概率，所以Nx应满足：1/Nx≥P，如此可以先确定Nx，分组的数量则为M＝Nc/Nx，若由此计算出的M不为整数，则需要将M取整后加一。假设一个所述上行有效时间区间中是由k个随机时隙构成，每个随机时隙的长度就是随机数据的时隙长Ts，则k需满足：k*Ns≥M，如此可以确定合适的k，则所述上行有效时间区间的时间长度可以取k*Ts。

S100c3、根据预设的终端节点的数量、周期数据的时隙长以及所述上行有效时间区间的时间长度，验证所述周期信道的数量是否满足周期数据的上行要求，如验证不通过，则直接重新确定所述上行有效时间区间的时间长度或者更新周期信道和随机信道的数量后重新确定所述上行有效时间区间的时间长度，直至验证通过；

本发明中，所述周期数据的上行要求是：

1)周期数据的发送周期是小周期的整数倍，所述小周期由下行有效时间区间、上行有效时间区间和等待时间区间构成。如果不是整数倍，则可以直接重新确定所述上行有效时间区间的时间长度使其满足要求。如此可以保证终端都是在上行有效时间区间中的某一个固定周期时隙发送周期数据。

2)根据周期数据的时隙长从连续的K个小周期的所有所述上行有效时间区间中划分为出多个周期时隙，分配给每一个终端节点的周期信道以及周期时隙，与其他终端节点的周期信道以及周期时隙不完全相同，其中，K为正整数，由周期数据的发送周期与小周期的比值决定。所谓不完全相同，是指的周期信道、周期时隙这两个参数不能两个都相同，至少有一个是不同的，如此可以保证每一个终端节点的周期数据都可以传输且不会冲突。另外，周期时隙是否相同，是以周期时隙在连续的K个小周期内的时间位置进行比较。

S100c4、需根据紧急数据的时隙长以及所述上行有效时间区间的时间长度，验证所述紧急信道的数量是否满足紧急数据的上行需求，如验证不通过,则直接重新确定所述上行有效时间区间的时间长度或者更新紧急信道和随机信道的数量后重新确定所述上行有效时间区间的时间长度，直至验证通过。

当然，如果步骤S100c1中并未划分紧急信道，则不用执行本步骤。

其中，紧急数据的上行需求包括：

1)容量要求，例如保证终端节点的5％发送紧急数据。

例如，有30个终端节点，则需保证x＝ceil(30*5％)＝2个终端能发送紧急数据，此处的ceil()表示向上取整。

2)需要检验相关指标是否符合有关Aloha已有结论，例如为保证吞吐量，占空比最好不要超过30％。当然，此处的30％仅为举例说明，实际上slot_aloha理论上最大时间利用率为36.8％。

占空比是指的：紧急数据的时隙长与所述上行有效时间区间的时间长度之间的比值。假设单个紧急数据的发送时间为t，当前终端的上行时间为Tu，紧急数据信道为n，那么占空比P的计算为：P＝(ceil(x/n))*t/Tu，如果P<30％可认为当前参数可满足要求。如果计算结果P>30％，需要增加紧急信道，比如说需要增加一个紧急信道，此可以通过将其中一个随机信道变更为紧急信道即可，如此导致紧急信道数量变化，从而需要返回步骤S100c2重新确定上行有效时间区间的时间长度。

S100c5、为周期数据分配具体的周期信道以及周期时隙，为随机数据分配具体的随机信道以及随机时隙。

优选的，我们预先输入的终端节点的数量为应用需求的最大的终端节点数量。在通信过程中，终端节点的数量可能变化，我们可以为终端节点数量设置划分区间，比如预先输入的终端节点的数量为50，我们可以将其划分为40-50是一个终端节点数量区间，30-40是一个终端节点数量区间，依次类推。一旦在线的终端节点数量从一个区间切换到另个区间，则可以视为在线的终端节点的数量出现阶段性变化时，优选的，本发明的方法还包括：所述服务节点在所述等待时间区间内工作于数据处理状态时，确定在线的终端节点的数量(具体的，服务节点可以通过终端节点的周期数据判断终端节点是否离线，相类似地，终端节点可通过服务节点周期下行的下行数据判断网关是否异常)，并在在线的终端节点的数量出现阶段性变化时，重新确定上行通信参数。重新确定上行通信参数的具体方式参考步骤S100c1-S100c5，所不同的是，终端节点的数量不再是预设的终端节点的数量，而是新切入的终端节点数量区间的最大值，比如当前终端节点数量从15个变化为25个，即切入了20-30的终端节点数量区，则再次执行步骤S100c1-S100c5时只需将其中的预设的终端节点的数量，替换为终端节点数量30。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种LoRa通信系统，包括服务节点和多个终端节点，所述LoRa通信系统基于前述所述方法实现通信。

综上所述，本发明的LoRa通信方法以及LoRa通信系统，具有以下有益效果：本发明中设定下行有效时间区间和上行有效时间区间，下行有效时间区间仅下行数据，而在上行有效时间区间仅上行数据，如此下行数据和上行数据不会冲突；而且，对于上行数据，本发明是将各种类型的数据发送至对应的各种类型的上行通道中，也就是说为上行数据分配了不同的上行信道，从而可以减小上行数据之间的冲突，总而言之，本发明可以达到提到系统吞吐量、降低数据碰撞的效果。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (8)

1.一种LoRa通信方法，适用于包括服务节点和多个终端节点的LoRa通信系统，其特征在于，所述方法包括：

进入下行有效时间区间，在所述下行有效时间区间内：服务节点工作于发送状态并发送下行数据至下行信道；所述多个终端节点工作于接收状态并从所述下行信道接收所述下行数据；

在下行有效时间区间结束后进入上行有效时间区间，在所述上行有效时间区间内：所述多个终端节点工作于发送状态并将各种类型的数据发送至对应的各种类型的上行通道中；服务节点工作于接收状态并从各种类型的上行通道中接收对应的各种类型的上行数据；

在所述上行有效时间区间结束后先进入等待时间区间，在所述等待时间区间内所述服务节点和多个终端节点均工作于数据处理状态，在所述等待时间区间结束后再次进入所述下行有效时间区间；

所述方法还包括，在首次进入所述下行有效时间区间之前，所述服务节点执行以下步骤：

确定下行数据以及各类上行数据的时隙长；

确定下行通信参数，包括：根据下行数据的时隙长确定所述下行有效时间区间的时间长度；

确定上行通信参数，包括：根据所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型、各类上行数据的时隙长以及预设的终端节点的数量，确定系统中预设的多个上行信道的分类结果、所述上行有效时间区间的时间长度、实时性要求相对较低的部分类型的上行数据的时隙分配结果；

其中，所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型包括入网数据、随机数据、周期数据，所述的确定上行通信参数，具体包括：

对所述多个上行信道进行类型划分：将所述多个上行信道划分为入网信道、随机信道、周期信道三种类型；

根据预设的终端节点的数量、随机数据的时隙长以及随机信道的数量，确定所述上行有效时间区间的时间长度以满足随机数据的上行要求；

根据预设的终端节点的数量、周期数据的时隙长以及所述上行有效时间区间的时间长度，验证所述周期信道的数量是否满足周期数据的上行要求，如验证不通过，则直接重新确定所述上行有效时间区间的时间长度或者更新周期信道和随机信道的数量后重新确定所述上行有效时间区间的时间长度，直至验证通过；

为周期数据分配具体的周期信道以及周期时隙，为随机数据分配具体的随机信道以及随机时隙。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述服务节点在所述等待时间区间内工作于数据处理状态时，确定在线的终端节点的数量，并在在线的终端节点的数量出现阶段性变化时，重新确定上行通信参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的确定上行通信参数，还包括：

若所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型还包括紧急数据，则在对所述多个上行信道进行类型划分时还需划分出紧急信道这种类型；

在确定所述上行有效时间区间的时间长度后，还需根据紧急数据的时隙长以及所述上行有效时间区间的时间长度，验证所述紧急信道的数量是否满足紧急数据的上行需求，如验证不通过,则直接重新确定所述上行有效时间区间的时间长度或者更新紧急信道和随机信道的数量后重新确定所述上行有效时间区间的时间长度，直至验证通过。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的确定上行通信参数，还包括：

若系统中存在中继节点，则在对所述多个上行信道进行类型划分时则在对所述多个上行信道进行类型划分时还需划分出预留中继信道这种类型，所述预留中继信道专用于传输所述中继节点发送的数据。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述周期数据的上行要求是：

周期数据的发送周期是小周期的整数倍，所述小周期由下行有效时间区间、上行有效时间区间和等待时间区间构成；

以及根据周期数据的时隙长从连续的K个小周期的所有所述上行有效时间区间中划分为出多个周期时隙，分配给每一个终端节点的周期信道以及周期时隙，与其他终端节点的周期信道以及周期时隙不完全相同，其中，K为正整数，由周期数据的发送周期与小周期的比值决定。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述随机数据的上行要求是：根据随机数据的时隙长从所述上行有效时间区间中划分为出多个随机时隙，以若干个终端节点为一组的方式对全部的终端节点进行分组，且每一组终端节点的数量符合随机数据发送的概率标准，分配给每一组终端节点的随机信道以及随机时隙，与其他终端节点的随机信道以及随机时隙不完全相同。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述系统的具体应用需求所涉及到的上行数据的类型包括入网数据、紧急数据、随机数据、周期数据，所述上行信道的类型包括入网信道、紧急信道、随机信道、周期信道；

所述入网数据的上行方式为：随机产生随机发送至所述入网信道；

所述紧急数据的上行方式为：随机产生随机发送至所述紧急信道；

所述周期数据的上行方式为：每个所述终端节点的周期数据在分配好的周期时隙发送至分配好的周期信道中；

所述随机数据的上行方式为：每个终端节点的随机数据在分配好的随机时隙发送至分配好的随机信道中。

8.一种LoRa通信系统，包括服务节点和多个终端节点，其特征在于，所述LoRa通信系统基于权利要求1-7任一项所述方法实现通信。