基于LORA中继组网的备份实现方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于远距离无线电LORA中继组网的备份实现方法，适用于包括采集终端设备、至少两级中继设备、基站以及云平台的LORA长链式网络，所述每级中继设备包括备设备和对应的主设备，所述方法应用于备设备，包括：对自身对应的主设备发送的心跳消息进行监听；当第一预设周期到期，未接收到所述心跳消息，则开启数据转发功能，伪装成所述主设备进行数据转发；当重新接收到所述主设备发送的心跳消息后，关闭数据转发功能。本发明实施例能够解决现有技术中LORA长链式网络存在的网络健壮性、可靠性差，故障恢复困难的问题。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤指一种基于远距离无线电(Long Range Radio，LORA)中继组网的备份实现方法及装置。

背景技术

随着物联网迅速发展，其应用也日益广泛，物联网的应用在地域上的跨度也越来越大。LORA通信是低功耗广域网通信技术中的一种，它的特点就是在同样的功耗条件下比其他无线方式传播的距离更远，实现了低功耗和远距离的统一，它在同样的功耗下比传统的无线射频通信距离扩大3-5倍。

LORA中继器是终端和基站间的信息桥梁，也是多信道的收发机。现有的LORA通信技术中，通常会采用多个LORA中继器组成的长链式网络，用于增强LORA链式网络的健壮性问题。该组网方案由多个中继器桥接而成用于增强网络覆盖，相邻中继器互为邻居关系，第一级中继器接收采集器的数据报文，之后向上行方向转发，中继器和采集器之间都采用LORA射频通信，发送到基站后，可通过有线口或者3G/4G回传给LORA云平台。

然而在该种组网形式下，若某个中继设备发生故障，则会导致整个链路断开，进而影响业务的正常传输，网络的健壮性较弱。

发明内容

本发明实施例提供一种基于LORA中继组网的备份实现方法及装置，用以解决现有技术中LORA长链式网络存在的网络健壮性、可靠性差，故障恢复困难的问题。

本发明实施例提供一种基于LORA中继组网的备份实现方法，所述方法适用于包括采集终端设备、至少两级中继设备、基站以及云平台的LORA长链式网络，所述每级中继设备包括备设备和对应的主设备，所述方法应用于备设备，包括：

对自身对应的主设备发送的心跳消息进行监听；

当第一预设周期到期，未接收到所述心跳消息，则开启数据转发功能，伪装成所述主设备进行数据转发；

当重新接收到所述主设备发送的心跳消息后，关闭数据转发功能。

进一步地，所述开启数据转发功能之前，所述方法，还包括：

主动发送握手消息给所述主设备；

当备设备未收到所述握手消息的应答消息，则开启数据转发功能。

进一步地，所述对所述主设备发送的心跳消息进行监听，包括：

接收所述主设备发送的心跳消息，所述心跳消息包括邻居设备地址和心跳周期；

根据所述心跳消息更新所述主设备的在线时间以及邻居设备地址。

进一步地，所述伪装成所述主设备进行数据转发，包括：

生成第一数据报文并进行发送，所述第一数据报文为包括第一中继地址、第二中继地址以及入网终端地址的三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述心跳消息携带的邻居设备地址，所述入网终端地址为采集终端设备地址。

进一步地，所述方法，还包括：

按照预设周期生成心跳消息以发送给所述云平台；其中，所述心跳消息为包括第一中继地址、第二中继地址以及入网终端地址的三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述主设备转发方向上下一跳邻居设备地址，所述入网终端地址为所述备设备自身的地址。

本发明实施例还提供一种基于远距离无线电LORA中继组网的备份实现装置，所述装置适用于包括采集终端设备、至少两级中继设备、基站以及云平台的LORA长链式网络，所述每级中继设备包括备设备和对应的主设备，所述装置应用于备设备，包括：心跳监听模块、数据功能模块；其中，

所述心跳监听模块，用于对自身对应的主设备发送的心跳消息进行监听；

所述数据功能模块，用于当第一预设周期到期，未接收到所述心跳消息，则开启数据转发功能，伪装成所述主设备进行数据转发；当重新接收到所述主设备发送的心跳消息后，关闭数据转发功能。

进一步地，所述装置，还包括：握手模块，用于在所述数据功能模块开启数据转发功能之前，主动发送握手消息给所述主设备；

相应地，所述数据功能模块，还用于若未接收到所述握手消息的应答消息，则开启数据转发功能。

进一步地，所述心跳监听模块，具体用于接收所述主设备发送的心跳消息，所述心跳消息包括邻居设备地址和心跳周期；根据所述心跳消息更新所述主设备的在线时间以及邻居设备地址。

进一步地，所述数据功能模块，伪装成所述主设备进行数据转发，具体包括：

生成第一数据报文并进行发送，所述第一数据报文为包括第一中继地址、第二中继地址以及入网终端地址的三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述心跳消息携带的邻居设备地址，所述入网终端地址为采集终端设备地址。

进一步地，所述数据功能模块，还用于按照预设周期生成心跳消息以发送给所述云平台；其中，所述心跳消息为包括第一中继地址、第二中继地址以及入网终端地址的三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述主设备转发方向上下一跳邻居设备地址，所述入网终端地址为所述备设备自身的地址。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供的基于LORA中继组网的备份实现方法及装置，通过为每级中继设备设置备设备和对应的主设备，备设备监听对应的主设备发送的心跳消息；当第一预设周期到期，未接收到所述心跳消息，则所述备设备给所述主设备发送握手消息，如果未收到握手应答则开启数据转发功能，伪装成所述主设备进行数据转发；当所述备设备重新接收到所述主设备发送的心跳消息后，关闭数据转发功能，保持静默状态。本发明实施例中备设备只与对应的主设备建立握手关系，而不需与相邻的邻居设备建立握手关系，降低了握手开销；并且备设备只有在确定主设备异常后，才会伪装成主设备进行数据转发，能够快速地实现链路恢复。并且备份设备只需要与主设备进行握手，降低了系统复杂度，减少了部署难度；还可以通过一个主设备对应多个备份设备，支持多机备份，增加了链路的可靠性和网络的健壮性。

附图说明

图1为本发明实施例中基于LORA中继组网的备份实现方法的流程图；

图2为本发明实施例中基于LORA中继组网的备份实现装置的结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中LORA长链式网络存在的网络健壮性、可靠性差，故障恢复困难的问题，本发明实施例提供的基于LORA中继组网的备份实现方法，该方法适用于包括采集终端设备、至少两级中继设备、基站以及云平台的LORA长链式网络，本发明实施例中，LORA长链式网络包括的至少两级中继设备，多级中继设备之间通过LORA进行桥接转发，相邻中继设备间通过握手或者预先配置建立邻居关系。第一级主设备接收到采集终端设备发出的标准LORAWAN报文格式的报文后，会在报文头部添加自身地址和下一跳地址，与原有的入网终端地址一起组成具有三地址头部的三地址格式LORAWAN报文进行转发，后跳主设备根据下一跳地址为自身地址，且发送地址为邻居地址进行报文过滤并向对应方向转发，此为主设备链路的正常报文传输过程。

可选地，本发明实施例中三地址格式LORAWAN报文可以通过LORAWAN报文头部的RFU字段进行标识，例如，当RFU字段为0b111时，则表示此时LORAWAN报文为三地址格式LORAWAN报文。

本发明实施例中，每级中继设备包括备设备和对应的主设备，所述方法应用于备设备，流程如图1所示，执行步骤如下：

步骤101，所述备设备对自身对应的主设备发送的心跳消息进行监听；

备设备默认是静默状态，也就无法直接进行数据转发，即主设备正常工作的情况下，备设备未开启数据转发功能，处于静默状态，不进行数据转发；

本发明实施例中，所述主设备发送的心跳消息为三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述邻居设备地址，所述入网终端地址为主设备地址；应当理解，本发明实施例中所描述的设备地址为设备的唯一标识，例如可为设备的媒体存取控制(Media Access Control，MAC)地址等等，本发明对此不做限制。

步骤102，当第一预设周期到期，未接收到所述心跳消息，则备设备开启数据转发功能，伪装成所述主设备进行数据转发；

这里，所述第一预设周期可以为主设备发送心跳消息的心跳周期的N倍，其中N为正整数，可选地，N为3，即备设备超过3个心跳周期均未接收到主设备发送的心跳报文，则可以认为主设备故障，开启数据转发功能。

具体地，可通过每次接收到心跳消息的时间更新主设备在线时间，并根据本次在线时间与上次在线时间的时间差与心跳周期进行比较，确定所述第一预设周期是否到期。

步骤103，当重新接收到所述主设备发送的心跳消息后，关闭数据转发功能。

可选地，备设备在第一预设周期到期，未接收到主设备发送的心跳消息时，开启数据转发功能之前，所述方法，还包括：

备设备主动发送握手消息给所述主设备，来确认主设备是否故障，此时若仍未接收到主设备发送的所述握手消息的应答消息，则确认主设备故障，开启数据转发功能；否若接收到主设备发送的应答消息，则重新更新主设备在线时间以及邻居设备地址，继续保持静默状态。这里，所述的备设备如果收到主设备发送的应答消息，则开始继续监听心跳消息，不开启数据转发功能，因为主设备可以收到握手消息也可以发送应答消息，则认为所述主设备无故障。

可选地，对所述主设备发送的心跳消息进行监听，包括：

接收所述主设备发送的心跳消息，所述心跳消息包括邻居设备地址和心跳周期；

根据所述心跳消息更新所述主设备的在线时间以及邻居设备地址；

这里，所述邻居设备地址用于当主设备故障时，备设备伪装成主设备进行数据转发的下一跳地址。

可选地，备设备伪装成所述主设备进行数据转发，包括：

生成第一数据报文并进行发送，所述第一数据报文为包括第一中继地址、第二中继地址以及入网终端地址的三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述心跳消息携带的邻居设备地址，所述入网终端地址为采集终端设备地址。

其中，所述方法，还包括：

按照预设周期生成心跳消息以发送给所述云平台；其中，所述心跳消息为包括第一中继地址、第二中继地址以及入网终端地址的三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述主设备转发方向上下一跳邻居设备地址，所述入网终端地址为自身地址，这里，该自身地址即为生成心跳消息的备设备的设备地址。

可选地，本发明实施例还可以对一个主设备配置多个备设备进行实现，在多备设备场景下，当某个主设备异常后，备设备可能同时检测到异常，此时，最先开始向外伪装主设备广播心跳消息的备设备，即可成功开启数据转发功能，其余备设备在收到该备设备的伪装心跳消息后，继续关闭自身的数据转发功能，保持静默状态。

基于同一发明构思，本发明实施例提供一种基于远距离无线电LORA中继组网的备份实现装置，所述装置适用于包括采集终端设备、至少两级中继设备、基站以及云平台的LORA长链式网络，所述每级中继设备包括备设备和对应的主设备，所述装置应用于备设备，结构如图2所示，包括：心跳监听模块21、数据功能模块22；其中，

所述心跳监听模块21，用于对自身对应的主设备发送的心跳消息进行监听；

所述数据功能模块22，用于当第一预设周期到期，未接收到所述心跳消息，则开启数据转发功能，伪装成所述主设备进行数据转发；当重新接收到所述主设备发送的心跳消息后，关闭数据转发功能。

进一步地，所述装置，还可以包括：握手模块，用于在所述数据功能模块开启数据转发功能之前，主动发送握手消息给所述主设备；

相应地，所述数据功能模块22，还用于若未接收到所述握手消息的应答消息，则开启数据转发功能。

进一步地，所述心跳监听模块21，具体用于接收所述主设备发送的心跳消息，所述心跳消息包括邻居设备地址和心跳周期；根据所述心跳消息更新所述主设备的在线时间以及邻居设备地址。

其中，所述数据功能模块22，伪装成所述主设备进行数据转发，具体包括：

生成第一数据报文并进行发送，所述第一数据报文为包括第一中继地址、第二中继地址以及入网终端地址的三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述心跳消息携带的邻居设备地址，所述入网终端地址为采集终端设备地址。

其中，所述数据功能模块22，还用于按照预设周期生成心跳消息以发送给所述云平台；其中，所述心跳消息为包括第一中继地址、第二中继地址以及入网终端地址的三地址格式LORAWAN报文；其中，所述第一中继地址为所述主设备地址、第二中继地址为所述主设备转发方向上下一跳邻居设备地址，所述入网终端地址为所述备设备自身的地址。

应当理解，本发明实施例提供的基于LORA中继组网的备份实现装置实现原理及过程与上述图1及所示的实施例类似，在此不再赘述。

本发明实施例提供的基于LORA中继组网的备份实现方法及装置，通过为每级中继设备设置备设备和对应的主设备，备设备对所述主设备发送的心跳消息进行监听；当第一预设周期到期，未接收到所述心跳消息，则所述备设备可以主动发送握手消息给所述主设备，未收到所述主设备的应答消息，则所述备设备开启数据转发功能，伪装成所述主设备进行数据转发；当重新接收到所述主设备发送的心跳消息后，关闭数据转发功能，保持静默状态。本发明实施例中备设备只与对应的主设备建立握手关系，而不需与相邻的邻居设备建立握手关系，降低了握手开销；并且备设备只有在确定主设备异常后，才会伪装成主设备进行数据转发，能够快速地实现链路恢复。并且备份设备只需要与主设备进行握手，降低了系统复杂度，减少了部署难度；还可以通过一个主设备对应多个备份设备，支持多机备份，增加了链路的可靠性和网络的健壮性。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

另外，在上述实施例及附图中的描述的一些流程中，包含了按照特定顺序出现的多个操作，但是应该清楚了解，这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行，操作的序号如201、202、203等，仅仅是用于区分开各个不同的操作，序号本身不代表任何的执行顺序。另外，这些流程可以包括更多或更少的操作，并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的消息、设备、模块等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的可选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括可选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。