[发明专利]一种内含中继的LoRaWAN物联网

权利要求书

1.一种内含中继的LoRaWAN物联网，包括终端、网关、网络服务器、应用服务器、注册服务器和网络控制服务器，终端与网关通信连接，网关与网络服务器通信连接，应用服务器、注册服务器和网络控制服务器均与网络服务器通信连接，其特征在于：终端和网关之间设置有中继设备，中继设备用以实现终端上行帧和下行帧的中继转发；发送下行帧时由网络服务器指定网关下发下行帧的时间；

中继设备包括终端侧收发单元、终端侧注册帧处理单元、帧适配转发单元、终端侧数据帧处理单元、网关侧帧处理单元、网关侧收发单元和中继注册帧处理单元；

终端侧收发单元：接收并解析终端侧上行帧；若上行帧为终端注册请求帧，则将该帧发送给终端侧注册帧处理单元；若上行帧为终端数据帧，则将该帧发送给终端侧数据帧处理单元；向终端发送终端注册接受帧和下行终端数据帧；

终端侧注册帧处理单元：将终端注册请求帧转发给帧适配转发单元；将终端注册接受帧转发给终端侧收发单元；

帧适配转发单元：将接收的终端注册请求帧转换成封装终端注册请求帧的MAC命令帧，将MAC命令帧转发给网关侧帧处理单元；接收封装终端注册接受帧的MAC命令帧，解析MAC命令帧，将得到的终端地址加入中继设备所连终端的地址列表，取出终端注册接受帧转发给终端侧注册帧处理单元；

终端侧数据帧处理单元：将上行终端数据帧转发给网关侧帧处理单元；将下行终端数据帧转发给终端侧收发单元；

网关侧帧处理单元：若接收的上行帧为MAC命令帧，则调用中继设备上下文加密密钥进行加密组帧后转发给网关侧收发单元；若接收的上行帧为终端数据帧，则不做处理转发给网关侧收发单元；接收网关侧收发单元的下行帧，若下行设备地址为中继设备自身地址并且下行帧为MAC命令帧，则调用中继设备上下文的加密密钥对该帧进行解密，解密后将该帧转发给帧适配转发单元；若下行设备地址非中继设备自身地址，则查找中继设备所连终端的地址列表，若找到，则将该帧转发给终端侧数据帧处理单元；

网关侧收发单元：向网关转发上行帧；接收网关下发的下行帧，若下行帧为终端数据帧和封装终端注册接受帧的MAC命令帧，则将该帧转发给网关侧帧处理单元；

网络服务器包括中继转发处理单元、中继终端转发处理单元和中继终端注册处理单元；

中继终端转发处理单元：接收上行终端数据帧，根据终端地址查找终端上下文信息，根据终端上下文信息进行MAC层处理，若为应用数据请求，则将处理后的终端数据帧发送给应用服务器，若为控制数据请求，则将处理后的终端数据帧发送给网络控制服务器；接收下行终端数据帧，按照MAC层规范进行终端数据帧处理后下发给网关，并指定网关下发下行帧的时间；

中继转发处理单元：接收上行MAC命令帧，调用中继设备上下文加密密钥解码上行MAC命令帧，若上行MAC命令帧封装有终端注册请求帧，则剥离后转发给中继终端注册处理单元；接收终端注册接受帧，将终端地址和注册接受帧封装为MAC命令帧，调用中继设备上下文加密密钥进行加密，下发给网关，并指定网关下发下行帧的时间；

中继终端注册处理单元：解码终端注册请求帧，获取终端电子标识信息，根据终端电子标识信息获取新的终端地址，根据终端当前连接中继设备得到通信信道信息，增大下行帧窗口时延，将获得的所有注册信息转发给注册服务器；接收终端注册接受帧，更新终端上下文信息，将终端注册接受帧转发给中继转发处理单元。

2.根据权利要求1所述的一种内含中继的LoRaWAN物联网，其特征在于：中继设备还包括终端地址列表单元；终端地址列表单元：保存中继设备所连终端的地址列表。

3.根据权利要求1所述的一种内含中继的LoRaWAN物联网，其特征在于：对于中继终端，网关下发下行终端数据帧的时间= 网关上行终端数据帧接收完成时刻+下行终端数据帧接收窗口时延-网关上行终端数据帧空口传输耗时-网关下行终端数据帧空口传输耗时。

4.根据权利要求1所述的一种内含中继的LoRaWAN物联网，其特征在于：对于中继终端，网关下发封装终端注册接受帧的MAC命令帧的时间 = 网关上行帧接收完成时刻 + 下行帧接收窗口时延-网关上行帧空口传输耗时 - 网关下行帧空口传输耗时；上行帧为封装终端注册请求帧的MAC命令帧，下行帧为封装终端注册接受帧的MAC命令帧。