一种多协议通信方法与流程

本发明涉及数据传输，特别涉及了一种多协议通信方法。

背景技术：

1、当前基于lora（一种基于线性扩频的调制方式，具有低功耗、通信长距离等特点）的物联网低功耗远距离数据传输技术，主要有自定义lora组网技术、标准lora wan classa网络通信技术等。

2、物联网终端设备采用自定义lora组网协议方式，通过lora网关\中继等实现设备数据远距离通信。由于采用的是自定义lora组网协议方式，具有较高的灵活性，但是在设备互通性方面存在局限性，因此使用场景也受到了相应限制。

3、物联网终端设备采用标准lora wan class a通信方式，接入lora wan网络，实现数据远距离通信。对于lora wan覆盖不足的地方，通过扩展lora wan网关来增加网络覆盖。采用lora wan标准class a协议，可以快速接入标准lora wan运营商，但可能存在lora wan网络深度覆盖不足或者终端设备通信环境较差，进而导致数据有时候抄读失败的情况。可以通过新增lora wan网关来增加lora wan网络覆盖深度，但是会提升系统部署成本。同时在lora wan网络异常情况下，可能存在暂时无法通信的情况。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中存在的基于lora的物联网低功耗远距离数据传输设备互通性差、通信稳定性差的问题，提供了一种多协议通信方法，将低功耗rf唤醒双向数据通信作为lorawan class a数据通信的一个补充，可同时支持标准lora wan class a网络远距离通信、本地低功耗rf唤醒与安全通信的应用场景，能够实现低功耗、低误唤醒率、远距离通信，在满足lora wan标准通信的同时，具备本地数据通信能力，在lora wan网络覆盖不足或者在lora wan网络异常情况下，实现设备数据本地抄读，提高通信稳定性于通信效率，具有更好的产品适应性。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种多协议通信方法，包括下列步骤：

3、在lorawan入网后，在lorawan 协议下，进行lorawan class a数据通信；

4、在lorawan网络异常时，转换为minirf-lrx协议下的低功耗rf唤醒双向数据通信；

5、通过冻结当前协议通信工作参数区，装载切换后的协议通信工作参数区，并重载radio事件回调接口为切换后的协议通信事件，进行协议转换。

6、确定lorawan入网后再进行lorawan 协议下的lorawan class a数据通信，后续lorawan设备也无需重新入网，即可立即进行数据通信，提高了通信效率。在转换为minirf-lrx协议下的低功耗rf唤醒双向数据通信后，后续也可以在lorawan网络正常时，通过协议转换，转换回lorawan 协议下的lorawan class a数据通信。协议转换可以通过外部接口或者设置定时器进行转换。

7、本发明实现了一种融合低功耗rf唤醒与lorawan class a的多协议工作方式的通信方法，可同时支持标准lorawan class a网络远距离通信、本地低功耗rf唤醒与安全通信的应用场景。本发明通过将minirf-lrx协议下的低功耗rf唤醒双向数据通信作为lorawan协议下的lorawan class a数据通信的一个补充，在满足lorawan标准通信的同时，具备本地数据通信能力，可以在lorawan网络覆盖不足或者在lorawan网络异常情况时，实现设备数据本地抄读，读取本地数据，保证通信稳定性，具有更好的产品适应性。

8、作为优选，所述低功耗rf唤醒双向数据通信：

9、设定不同时间段，并在不同时间段执行不同的lora数据接收模式；

10、根据接收端的睡眠周期，计算发送唤醒数据包总数，在所有唤醒包发送之后，发送用户数据负载。

11、前者发生在接收端，后者发生在发送端，低功耗rf唤醒双向数据通信可以进行本地点对点进行数据通信，适用于lorawan网络覆盖不足或者在lorawan网络异常情况，实现设备数据本地抄读，具有更好的产品适应性。

12、作为优选，所述在不同时间段执行不同的lora数据接收模式包括：

13、a1：设定唤醒周期t0，启动定时器，进入休眠模式；

14、a2：t0定时到后，开启lora cad接收模式，若接收到有效lora唤醒信号，则切换到lora持续接收模式，对接收到的有效lora唤醒数据包进行校验并解密，同时检查帧类型是否为唤醒帧，计算睡眠时间t2；

15、a3：t2定时到后，开启lora持续接收模式，设定超时时间t3，对接收到的有效lora唤醒数据包进行校验并解密，同时检查帧类型是否为数据帧；

16、a4：t3定时到后，唤醒流程结束，回到步骤a1。

17、lora cad模式是lora芯片提供一种监听lora信号的接收模式，在检测到空口lora信号后，通过dio中断通知用户。

18、所述进行协议转换包括：

19、冻结lorawan工作参数区1，装载minirf-lrx工作参数区3，重载radio事件回调接口为minirf-lrx事件，将lorawan协议动态切换到minirf-lrx协议，进行低功耗rf唤醒双向数据通信；

20、冻结minirf-lrx工作参数区3，装载lorawan工作参数区1，重载radio事件回调接口为lorawan事件，将minirf-lrx协议动态切换到lorawan协议，进行lorawan class a数据通信。

21、通过标准lorawan通信(mac协议1)与minirf-lrx协议(mac协议2)两种协议的动态切换，无需重启，lorawan设备也无需重新入网，即可立即进行数据通信，提高了通信效率。

22、所述步骤a2还包括：

23、若未接收到有效lora唤醒数据包，则重新执行步骤a1；

24、若接收到有效lora唤醒数据包，则等待lora接收完成后，对接收数据进行校验，若校验失败，则重新执行步骤a1；

25、若校验成功，则对接收数据进行解密，检查帧类型是否为唤醒帧，若不是，则重新执行步骤a1；

26、若是唤醒帧，则提取唤醒帧中剩余唤醒包个数，根据唤醒包大小计算单个唤醒包，得到睡眠时间t2。

27、进行以上操作时，系统保持在低功耗模式。对接收数据进行校验时包括mic消息完整性校验以及地址校验，对接收数据进行解密采用aes128数据解密。

28、作为优选，初始化为lorawan协议，判断lorawan是否入网，若未入网，开启lorawanclass a设备执行入网，根据lorawan class a协议，发送join request入网包，延时join_delay1后，进入lora单次接收模式，接收服务器下发join accept入网接收包，实现lorawan入网，进行lorawan 协议下的lorawan class a数据通信。

29、lora单次接收模式（lora rx single mode）是lora芯片开启接收一段时间(symbols)，如果没有接收到有效数据，则退出接收模式。

30、作为优选，从非易失性存储区lorawan参数区2加载到lorawan参数区1，判断lorawan是否已入网，若已成功入网，则使用lorawan参数区2恢复lorawan网络上下文参数，进行lorawan class a数据通信。

31、lorawan网络上下文参数指的是lorawan终端设备成功加入到lorawan网络后，获得lorawan通信所需数据加解密、rx1deay、rx2datarate等网络参数。

32、作为优选，所述检查帧类型是否为数据帧包括：

33、若不是数据帧，则重新执行步骤a1；

34、若是数据帧，则为有效数据包，发送确认消息，同时接收端保持在radio接收状态，接收rf数据包。

35、若为数据帧类型，则为有效数据包. 根据实际需求，发送ack，同时保持在radio接收状态，可以继续接收rf数据包。

36、作为优选，所述唤醒包总数为接收端的睡眠周期与单个唤醒包时间的商；每发送完一个唤醒包后，更新剩余唤醒包个数remain字段。

37、在每次发送用户数据负载之前，先发送n个唤醒包，每发送完1个唤醒包后，更新剩余唤醒包个数remain字段，直至所有唤醒包发送完成。

38、作为优选，在lorawan（lorawan class a）入网成功后，缓存lorawan入网上下文信息到lorawan工作参数区1，同步将lorawan参数区1写入非易失性存储区lorawan参数区2。

39、用于设备掉电重启后，恢复网络上下文参数，设备无需再次执行lorawan入网流程，降低系统通信碰撞，优化系统功耗。

40、因此，本发明具有如下有益效果：

41、1、可进行多协议通信方式，将minirf-lrx协议下的低功耗rf唤醒双向数据通信作为lorawan 协议下的lorawan class a数据通信的一个补充，通过标准lorawan网络classa进行远距离数据通信，通过低功耗rf唤醒与安全通信技术(minirf-lrx)实现点对点本地通信，具有低误唤醒率、低功耗、高安全性、远距离通信等特点；

42、2、通过标准lora wan class a通信与低功耗rf唤醒通信两种协议的动态切换，无需重启，lora wan设备也无需重新入网，即可立即进行数据通信；

43、3、可通过标准lora wan网络class a进行远距离数据通信，也可以通过本地点对点进行数据通信，相比于单纯lora wan class a终端设备，在满足lora wan标准通信的同时，具备本地数据通信能力，适用于lora wan网络覆盖不足或者在lora wan网络异常情况，实现设备数据本地抄读，具有更好的产品适应性。