[发明专利]一种LoRaWAN物联网信号中继方法

说明书

本发明公开了一种LoRaWAN物联网信号中继方法，其特征是，增加LoRaWAN中继设备和中继服务器，实现信号中继转发；所述LoRaWAN中继设备用于负责完成LoRa信号的复制和转发；所述中继服务器位于网络服务器后侧，负责完成对LoRaWAN中继设备的管理，帧解析和转发功能；其终端数据转发路径如下：移动终端、LoRaWAN中继设备、LoRa网关、网络服务器、中继服务器、网络服务器、应用服务器依次两两数据互通。本方法能够解决LoRaWAN的盲区覆盖问题，并基于MAC层中继实现LoRaWAN的信号中继问题。

技术领域

本发明涉及一种LoRaWAN物联网信号中继方法，属于LoRaWAN物联网技术领域。

背景技术

在无线通讯技术领域，当通信双方信号太弱无法通讯，或者通信网络存在覆盖盲区时，通常的解决方案是加一个中继节点来进行信号放大，扩大覆盖范围。

中继节点一般有两套物理收发器，一套和基站连接，一套和终端连接，中间节点负责把基站侧收发器接收的信息再通过终端侧收发器发送给终端，把终端侧收发器接收的信息再通过基站侧收发器发送给基站。

中继节点实现方案通常有两种，物理层中继和MAC(Media Access Control：媒体接入控制)层中继，物理层中继只对射频信号进行收发中继，优点是时延短，但主要依赖于高增益天线的增益能力，增益有限，方向性强，只能提高10～20dB，因此覆盖范围增加较小。MAC层中继通过一个天线将射频信号接收，解出后通过另外一个射频天线再重新发送，信号增益得到较大提升，可以提高100dB以上，覆盖范围增加较大，但缺点是时延大；目前移动通信网络主要使用的是MAC层中继设备，时延对于全双工终端来说没有太大影响。对于LPWAN网络来说，终端通常工作于半双工模式，通信链路速率较低(几百～10K bps)，基于MAC层的中继器将引入0.1～2秒的延时(例如50字节包长，1Kbps的链路收发时延至少增加50×8/1000＝400ms时延。

而对于LoRaWAN ClassA(A类)设备来说，为了省电，终端绝大部分时间处于睡眠状态，只有发送和接收包时才唤醒，只有这时才能和网络进行通信，因此网络必须精确控制和终端的通信时刻。

由于上下行收发延迟时间隔精确定义，因此LoRaWAN定义ClassA终端收发间隔是固定时延，通常下行帧需要在网络服务器上缓存，收到一个上行帧后，设置一个Receive_Delay定时器，当该定时器到后，将下行帧发送给终端。

一旦在中间加一级中继，会引入至少2×(0.1～2)＝0.2～4秒延迟，导致错过终端接收窗口，终端无法接收下行包。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种LoRaWAN物联网信号中继方法，基于MAC层中继实现LoRaWAN的信号中继。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种LoRaWAN物联网信号中继方法，所述LoRaWAN物联网包括移动终端、LoRa网关、网络服务器、应用服务器、注册服务器和网络控制器，其中所述移动终端、LoRa网关、网络服务器、应用服务器依次两两数据互通；

所述移动终端用于实现各种物联网终端功能，内置LoRaWAN Modem实现和网络的通信；

所述LoRa网关用于实现LoRa信号上行接收转发，下行接收发送功能；

所述网络服务器用于实现LoRaWAN MAC层协议功能，NS为每个终端分配一个网络地址，保存一个转发上下文，保存有终端认证密钥；

所述应用服务器用于实现LoRaWAN物联网应用，为每个终端保存一个会话上下文，保存有终端加密密钥；