[发明专利]一种基于时分多址的LoRaWAN信道冲突规避方法

权利要求书

1.一种基于时分多址的LoRaWAN信道冲突规避方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：LoRa节点请求入网；入网请求数据包的消息格式增加字段TxCycle，TxCycle字段表示LoRa节点的发送周期；

第二步：LoRa TDMA服务器接受入网；入网接受数据包中增加字段McAddr和字段McSeq，McAddr字段表示节点的多播地址，McSeq字段表示此节点在多播地址McAddr中的序号；

第三步：LoRa TDMA服务器下发多播数据给多个节点；LoRa TDMA服务器遍历所有LoRa节点，当有LoRa节点的发送周期到达时，下发相应的多播数据；

LoRa TDMA服务器根据如下规则调度LoRa节点的发送：当属于某个多播地址的多个节点发送周期到达时，LoRa TDMA服务器下发一个多播数据包，此多播数据包负载中含有一个多播地址字段McAddr；

LoRa节点打开接收窗口后，当接收到完整的LoRa多播数据包时，如果收到的多播数据包中包含LoRa节点入网时LoRa服务器分配的多播地址，则延迟时间T_delay和选择的信道channel如下：

T_delay＝T_packet×floor(McSeq/total_channal)

channel＝McSeq％total_channal

其中McSeq为此节点在多播地址McAddr中的序号，total_channal表示使能的信道总数；floor()表示向下取整函数；T_packet为LoRa信号的传输时间，等于前导码时间加上有效负载时间：

T_packet＝T_preamble+T_payload

前导码的传输时间T_preamble为：

T_preamble＝(n_preamble+4.25)T_sym

其中n_preamble表示前导码长度，为符号速率；

有效负载的传输时间T_payload为：

T_payload＝n_payload×T_sym

其中n_payload为有效负载符号数，定义如下：

n_payload＝8+max(ceil(tmp)*(CR+4)，0)

其中ceil()表示向上取整函数，PL为有效负载的字节数，SF表示扩频因子，IH表示是否含有数据头，DE表示是否开启低数据速率优化，CRC表示是否开启CRC校验，CR为编码率；

第四步：LoRa节点收到多播数据后，判断是否发送上行数据；当多播数据负载中包含的多播地址与LoRa节点的多播地址一致时，在相应的信道上做延迟发送。

2.根据权利要求1所述的一种基于时分多址的LoRaWAN信道冲突规避方法，其特征在于，LoRaWAN网络包含LoRa节点和LoRa服务器，LoRa服务器由四部分组成：LoRa网桥、LoRa网络服务器、LoRa应用服务器、LoRa TDMA服务器；LoRa网桥的功能包括：UDP数据转MQTT数据，MQTT数据转UDP数据，配置网关；LoRa网络服务器的功能包括：处理MAC层上行数据，发送MAC层下行数据，处理网关状态信息；LoRa应用服务器的功能包括：处理入网请求，加密与解密应用层数据，存储应用层数据；LoRa TDMA服务器的功能包括：调度多播数据发送，统计TDMA信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于时分多址的LoRaWAN信道冲突规避方法，其特征在于，LoRa网络服务器、LoRa应用服务器、LoRa TDMA服务器的开发环境均为Linux系统，编程语言使用Golang；数据持久化存储使用PostgreSQL，数据非持久化存储使用Redis；数据通信协议包括HTTP、gRPC、MQTT。