总第13期
2018年5月刊
Patent    专利
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如何通过电池供电的MESH网关和MESH连接接入Lora网络
文/李艳娟
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低功耗广域网(LoraWAN)MAC层协议(简称LoraWAN协议)定义了Lora网络的星形连接方式,即众多的终端通过Lora无线技术连接到Lora网关,以便访问有线网络。星型连接的组网方式实现简单、网络传输延时可控。但是,必须依赖有线网络资源才可以进行网络部署。对于不满足Lora网络安装条件(例如不具备有线网络资源、外接电源等安装资源)的指定应用场景,则Lora网络的星型连接方式是不能工作的。因此,如何实现这些指定应用场景接入Lora网络是当前迫切需要解决的技术问题。

为此,本发明提出一种数据传输方法,可以很好地解决上述问题,该方法应用于指定应用场景中支持MESH连接的MESH网关。该方法的特点在于:

Ÿ基于LoraWAN协议,与Lora网络中Lora网关建立MESH连接;

Ÿ按照预设的状态调整周期执行以下步骤:获取并记录当前状态调整周期的数据传输时间窗口,在数据传输时间窗口内通过MESH连接或者通过与本地接入终端之间的Lora链路进行业务数据传输,在当前状态调整周期内数据传输时间窗口之后的时间段内以低功耗休眠方式运行。

下面结合下图所示的网络拓扑架构,具体描述一下数据传输方法的实现过程。

网络拓扑架构示意图

为了将指定应用场景接入Lora网络,实现指定应用场景的Lora网络化,在指定应用场景中部署支持MESH连接的网关(简称MESH网关),该MESH网关位于指定应用场景的终端侧和Lora网络中已有的支持MESH连接的Lora网关之间。具体的数据传输过程如下:

1.MESH网关基于LoraWAN协议,与Lora网络中Lora网关建立MESH连接。

2.MESH网关按照预设的状态调整周期执行以下步骤:获取并记录当前状态调整周期的数据传输时间窗口,在数据传输时间窗口内通过MESH连接或者通过与本地接入终端(例如终端1)之间的Lora链路进行业务数据传输,在当前状态调整周期内数据传输时间窗口之后的时间段内以低功耗休眠方式运行。

在本发明中,MESH网关通过以下步骤获取并记录当前状态调整周期内的数据传输时间窗口:

第一步,MESH网关在当前状态调整周期的指定时间段内接收终端(例如终端1)在ClassA模式下发送的访问时隙请求,将访问时隙请求通过MESH连接转发给Lora网关,以使Lora网关将访问时隙请求转发给Lora网络中的Lora服务器。

在第一步中,访问时隙请求是终端侦听到MESH网关发送的Beacon报文之后,与MESH网关进行时间同步,并在完成时间同步后发送给MESH网关的。需要说明的是,MESH网关在当前状态调整周期内的指定时间段内以指定Beacon周期发送Beacon报文。

第二步,MESH网关在指定时间段内通过MESH连接接收Lora网关转发的Lora服务器发向终端(例如终端1)的访问时隙响应。依据访问时隙响应携带的访问时隙获取并记录当前状态调整周期的数据传输时间窗口。

专利点评

在本发明中,MESH网关在每个状态调整周期内确定出数据传输时间窗口后,集中在数据传输时间窗口内进行数据传输,而在每个状态调整周期内的数据传输时间窗口之后的时间段内处于低功耗的休眠状态,这样使得MESH网关能够按需进行数据传输,极大地降低了MESH网关的整体功耗,使得在指定应用场景中即使缺少外接电源等安装资源,也能靠部署电池供电的MESH网关和MESH连接方式将指定应用场景接入Lora网络,实现指定应用场景的Lora网络化。

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