一种基于LoRaWAN协议可实现节点间通信的LoRa网络

技术领域

本发明涉及一种LoRa通信技术，尤指LoRa Node间实现通信的技术。

背景技术

LoRa网络具有的低功耗广覆盖特性使其大量应用于固定点的窄带通信设备上，如燃气表、水表、电表等定时抄表领域，在这些应用中LoRaWAN协议是应用最广的LoRa通信协议。LoRaWAN协议规定LoRaWAN网络中LoRa Node只能与LoRa Gateway通信，LoRa Node间不能直接通信。因此LoRaWAN网络是纯粹的星型网络结构，以LoRaWAN网关为中心，LoRa Node经由LoRaWAN网关与网络服务器通信。

而在现实应用中，以LoRa为通信方式的低功耗设备中，如燃气表、水表、电表等设备，通常安装于楼宇的各个角落，而数量有限的LoRa Gateway通常也按照施工要求安装于楼宇角落，导致LoRa Gateway的信号覆盖范围受限，因此会有一些LoRa节点因建筑物遮挡、楼层、墙壁遮挡等原因而无法连接到LoRa Gateway而处于离线状态。

虽有业者开发了RPL路由协议(Routing Protocol for Low-Power and LossyNetworks)的Mesh LoRa网络可以实现LoRa Node间直接通信，但RPL路由协议是基于IPv6技术的标准路由协议，不兼容LoRaWAN协议，引入IPv6也会导致LoRa终端因运算量增大而功耗上升，所以在LoRa为通信方式的低功耗设备中应用受限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种与现有LoRaWAN协议相兼容并且能够支持LoRa Node间直接通信的协议、支持LoRa报文的各种路由功能需求的LoRa产品。

为达成上述目的，本发明一种基于LoRaWAN协议可实现节点间通信的LoRa网络，包括LoRa网关和LoRa节点，LoRa网关和LoRa节点通过LoRaWAN协议通信，其中，LoRa网关和LoRa节点呈树状网络，LoRa网关位于根部，在每个支路上至少设有一级LoRa节点，第一级的LoRa节点与LoRa网关通过LoRaWAN协议通信直连，下一级的LoRa节点与上一级的LoRa节点通过与LoRaWAN报文兼容的LoRa节点报文连接，LoRa报文内设置LoRa节点的源地址和目的地址。

采用上述方案后，本发明在固定点的窄带通信设备上，通过兼容LoRaWAN协议实现了LoRa Node间直接通信。

附图说明

图1为本发明网络结构示意图；

图2为本发明的通讯过程流程图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，本发明有一个LoRa Gateway(LGW)和多个LoRa Node(LNDx)。第一级LoRa节点LoRa Node的LND1、2、3、4使用LoRaWAN协议与LGW直连。LND41的报文经由LND32再经由LND24再经由LND3路由到LGW，而LND41的路由路径LND41＝》LND32＝》LND24＝》LND3＝》LGW是LND41在入网激活是就确定的；如果此路径中的任何一个设备失联，将自动触发下级设备重新入网。本发明LoRa节点报文与LoRaWAN报文兼容，不产生任何冲突，报文中增加Node的源地址和目的地址以实现Node与Node间通信。规定Node目标地址为0xFFFFFFFF时表示广播报文；规定Node目标地址为0x00000000时表示目标设备为LoRa Gateway。下表为根据实际需求定义的LoRa报文

各字段详细表达如下：

报文字段详细含义如下：

macHeader.MType恒为7，表示此报文为非LoRaWAN报文的私有报文

macHeader.RFU的含义如下表格所示：

macHeader.Major恒为0

macControl.ul值为1时表示此报文是上行报文(报文向LoRaWAN网关传送)，值为0时表示此报文是下行报文(报文背离LoRaWAN网关传送)

macControl.ack的含义如下表所示：

macControl.Pending值为1时表示还有待发送报文；0表示发送完所有报文

macControl.SubFrameSequence为大报文分包后的子报文编号，取值范围0–15；未分包报文取值0；因此可支持的最大用户数据报文理论值为240*16＝3840字节。

PRI_HDR.DevAddr 0表示目标为LoRaWAN网关，-1表示广播报文，其他值表示特定Node。

本发明的通讯过程图2所示。

本发明在低功耗的窄带通信领域在兼容了LoRaWAN协议的基础上实现了LoRa节点间的通信，这与宽带互联网节点间通信是完全不同的技术；而Mesh LoRa网络采用的RPL则需要基于IPv6技术标准路由协议，这些都不可以兼容LoRaWAN协议。本发明兼容了LoRaWAN协议，与LoRaWAN设备可以完全共存，入网时建立确定的路由关系，更能降低功耗与计算复杂度；本技术也支持不依赖LoRaWAN网络独立组网工作。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。