[发明专利]基于LoRa技术的链式组网传输方法

说明书

本发明涉及一种基于LoRa技术的链式组网传输方法，包括：对链式网络中的节点进行LoRa功能初始化；设置各节点初始LoRa模块网络参数；从机配合主机完成节点排序和链式网络的组网优化；组建完成链式网络后，进入正常通信阶段。本发明提出了基于LoRa技术的链式组网方法，充分借助了LoRa的技术优势，能够取得很好的可靠性、稳定性、低功耗等传输特性；结合LoRa技术特点和组网方式的特点，采用了链式网络拓扑结构，设计了适用于应用场景、可以提高传输效率的传输机制，可以满足不同的传输应用需求，可以在实际应用中获得好的传输速率、传输时延等传输性能。

技术领域：

本发明涉及矿山信息技术等领域，尤其涉及一种基于LoRa技术的链式组网传输方法。

背景技术：

当前许多特殊的工业、市政、道路交通等应用场景下，存在许多呈线性分布特征的应用场景，例如煤矿、管廊、隧道、铁路等。当前该类环境中应用的监测控制系统的远距离数据通信，还是以有线传输方式为主，缺少有效方便的无线传输方案。

当前常用的无线数据通信方式有基于2.4GHz的蓝牙、Zigbee、WiFi等，基于蜂窝网的GPRS、eMTC、NB-IoT技术。

现有的LoRa无线通信组网的拓扑结构有点对多点的星形网络拓扑、多跳接的MESH网状拓扑，两种拓扑结构主要适用于地面环境平面区域内无线网络的覆盖。

线性空间的设备分布特征不同于传统的无线覆盖的网状特征结构，尤其在地下空间的场景中，通常还存在环境狭长、空间密闭、障碍设备较多、地形多变、电磁环境复杂等特点，对无线传输的距离、抗干扰、抗多径等性能要求较高。许多应用场景下需要电池供电，对技术的功耗控制也有很高的要求，同时还要兼具某些应用场合下对传输速率和传输时延的要求。现有的无线通信技术和方法，很难同时满足以上诸多要求。

应用场景环境复杂，传统的有线传输方式存在一定的局限性和施工难度。部分应用场景下还存在移动或转动部件或设备，传统的有线方式连接无法适用。

蓝牙、WiFi技术主要应用于小范围的无线数据传输，Zigbee技术主要适用于自组网的无线传输场景。基于蜂窝网技术的GPRS、eMTC、NB-IoT技术需要给运营商缴纳服务费用，且不适用矿井巷道、管廊等其它无信号覆盖的应用场景。

LoRa作为一种近几年发展起来的低功耗广域网(Low-Power Wide-Area Network，LPWAN)技术，具备远距离、低功耗、抗干扰、抗多径、低成本等特点无线通信技术，适用于许多复杂的应用场景。LoRa现有的应用组网方式有星形网络拓扑和MESH网状拓扑，在线性空间场景中应用没有技术优势，不能获得很好的网络传输效果。星形网络拓扑在线性延伸较长时，场景沿线分布的节点与中心网关之间通信性能存在较大的离散性，通信机制很难做到通信距离、通信速率、传输时延、功耗控制等多项参数同时达到较高的标准。MESH网状拓扑的自组网机制增加了处理时间的开销，不能根据线性空间分布特征，很好得进行组网传输机制的优化。因此需要结合LoRa技术的特性设计一种适用于线性空间分布的场景的链式组网传输方法。

发明内容：

当前的无线组网传输方法在线性分布的应用场景下，不能实现高效、可靠的监测数据采集、控制命令下发等功能。需要解决两方面问题，第一是无线组网传输方法需要依托一种适用的网络传输技术，第二是需要针对应用场景的特征和需求，选取一种适用的网络拓扑结构，设计有针对性的传输机制。

线性空间特征的应用场景下，传输节点通常在空间上也呈线性分布，通常设备节点间距统一，节点设备一致性高。该拓扑结构下，链式组网结构简单稳定，可以保证较高的传输效率。