CN111031575A - 通信过程 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及通信过程。用于在通信网络上传输数据的某些协议(诸如LoRaWAN协议)使用包含旨在传递有用数据的有效载荷的帧，该有效载荷的大小可以随着帧的不同而变化。提出了一种通信方法以便在这种类型的网络上传输数据。该方法基于将有效载荷包划分为一组块，并且然后将如此形成的块***至少一个段中。每个段包括在创建段时适合于有效载荷大小的多个块。接下来，向这些段补充验证信息，该验证信息使所述数据包的收件者能够确定其是否已接收到所有块。在未接收到所有块的情况下，所述块的发送者至少重新发送未接收到的块。

Description

通信过程
技术领域
本发明涉及一种在远程无线网络中执行并且能耗低的通信方法以及实现该方法的设备和***。
背景技术
互联网正在逐步转变为扩展的网络，称为“物联网”，以用于连接各种可连接的对象。已经出现了关于网络的新要求，并且特别是对覆盖范围比常规蜂窝网络更大并使得有可能限制所连接设备的能耗的无线网络的要求。在这些提供低能耗的远程无线网络(低功耗广域网(LPWAN))中，可以提及基于LoRa(注册商标)(远程)技术的网络。LoRa技术在已知称为“ISM带”(工业、科学和医学)的频带上操作，该频带包括可以自由用于工业、科学和医学应用的频带。LoRa技术基于扩频技术，使得能够在噪声特别大的ISM频带中获取具有良好稳健性的低比特率通信。
基于LoRa技术的网络(以下称为“LoRa网络”)使用称为LoRaWAN的协议。LoRa网络由通常位于高点的基站或网关组成，以便覆盖大的地理区域。网关能够检测到装备或终端(“端点”)在其区域内发送的消息，并将其传输到至少一个服务器(LoRa网络服务器(LNS))，该服务器将对其进行处理。
在LoRa网络的常规功能中，希望向LNS服务器传输消息(即，数据)的端点根据LoRaWAN协议在称为上行链路帧的帧中传输该消息。上行链路帧以广播模式传输。该上行链路帧被至少一个网关接收。接收到该帧的每个网关对其进行解码，并且然后将消息重新传输到LNS服务器，例如以HTTP(超文本传输协议)请求或HTTPS(超文本传输协议安全)请求。如果多个网关已接收到上行链路帧，则LNS服务器接收包含该消息的多个HTTP(或HTTPS)请求。然后，LNS服务器必须在接收到上行链路帧的网关中指定要用于中继对包含在上行链路帧中的消息的响应的网关。响应根据LoRaWAN协议以HTTP(或HTTPS)请求从LNS服务器传输到指定网关，然后以单播模式在下行链路帧中从指定网关传输到端点。在LoRa网络的大多数实施方式中，指定网关是与发送上行链路帧的终端提供最佳传输质量的网关。根据LoRaWAN协议的帧在下文中将被称为LoRa帧。
LoRa网络最初是开发用于传输来自连接对象的数据。然而很快意识到，通常由其他类型的网络(诸如IP(互联网协议)网络版本4(RFC-791)或版本6(RFC-2460)或PL(电力线)网络)传输的其他类型的数据可以通过LoRa网络传递或中继。这些数据然后在OSI(开放***互连)模型中的应用程序级的容器(有效载荷)(称为LoRa有效载荷)中传递，这些LoRa有效载荷对应于LoRa帧的有用部分(有效载荷)。LoRa有效载荷的一个特殊性是，它们的大小可以随着LoRa帧的不同而变化。LoRa有效载荷的大小的这些变化是由应用程序数据的可用比特率(称为有用比特率)的变化引起的。在数据传输期间，有用比特率可以在LNS服务器的影响下变化，例如这修改用于传输的调制，或者有用比特率可以因为必须传输的在LoRaWAN协议中具有优先级的控制数据而变化。
当称为应用程序帧的应用程序级帧的大小大于要传输它们的LoRa有效载荷的大小时，必须将这些应用程序帧分段成多个适合于所述有效载荷的大小的段。文献中许多帧分段机构都依赖于分段成固定大小的段。分段成固定大小的段结合或多或少可变大小的有效载荷中的传输使得有必需将段的大小与有效载荷的最小大小对齐。在通过可变大小的有效载荷进行传递的情况下使用这种分段是无效的，因为这会导致与有用数据相比，信令数据(或报头(header)数据)的比例过大。还存在使用适合于可变大小的有效载荷的可变大小的段的所谓的字节对齐的分段。这种类型的分段使用信令，使其能够指向有效载荷中的字节，这再次导致与有效数据相比，信令数据的比例大。
期望克服现有技术的这些缺点。特别期望提出一种用于在LoRa有效载荷中有效封装应用帧的方法，该应用帧的大小大于传输它们的LoRa有效载荷的大小。此外，期望所提出的方法允许有效管理引起帧丢失的任何传输错误。
此外，期望提出一种易于以低成本实现的方法。
发明内容
根据本发明的第一方面，本发明涉及一种用于使用帧传输协议在网络中的第一节点和第二节点之间进行通信的方法，根据所述协议的每个帧称为协议帧，协议帧包括旨在传递有用数据的有效载荷，每个有效载荷的大小可以随协议帧的不同而变化。该方法包括：当由第一节点执行时：获取要传输到第二节点的有效载荷帧；将有效载荷帧划分成预定大小的一组块，每个块与等于该有效载荷帧中所述块的等级的编号相关联；将封装和传输过程应用于所述组的块，包括：以块的编号递减的顺序遍历这些块，并且以此顺序将块***至少一个段中，将块***每个段中，直到段大小在保持小于或等于有效载荷的当前大小的同时尽可能接近该当前大小为止；将验证信息***每个段中，该验证信息包括表示所述段中具有最高等级的块的编号的标识符，并且在包含具有最低等级的块的段中，还包括错误标识码，该错误标识码使得能够确定是否已经接受该组块；以协议帧将每个段传输到第二节点；并且，在从第二节点接收到包含表示至少一个块未被第二节点接收到的信息的接收确认的情况下，最少对未接收到的每个块应用封装和传输过程，第二节点已经使用接收到的每条验证信息来确定丢失的每个块。
在一个实施例中，该网络是基于LoRa技术的低能耗的远程无线网络，该协议是LoRaWAN协议，并且第一节点是适合于使用LoRaWAN协议在LoRa网络上进行通信的设备，称为LoRa端点，并且第二节点是LoRa网络服务器，或者第一节点是LoRa网络服务器并且第二节点是LoRa端点。
在一个实施例中，如果在将每个段传输到第二节点之后，第一节点在传输最后一个段后的预定时间之后没有从第二节点接收到接收确认，则第一节点向第二节点传输至少包含下列项的段：具有最低等级的块的段、错误标识码和表示所述段中具有最高等级的块的编号的标识符。
在一个实施例中，验证信息被包括在所述段的报头中，所述报头还包括表示每当将新的一组块传输到第二节点时修改其值的一组块的改变的信息和/或表示接收确认的请求的信息，使得能够激活或不激活接收确认机构，当激活所述机构时，第一节点等待对来自第二节点的对一组块的接收确认。
在一个实施例中，表示至少一个块未被第二节点接收到的信息是一系列位，该系列中的每个位表示一组块中的块，并且对于每个位，所述位的第一值指示接收到相应块，并且所述位的第二值指示未接收到相应块。
在一个实施例中，接收确认包括用于标识所述接收确认与哪一组块相关的信息和/或指示当存在使用错误检测码对接收到的块的完整性进行验证时第二节点是否已经或尚未检测到错误的信息。
在一个实施例中，当第一节点是服务器并且第二节点是根据LoRaWAN协议在A类中起作用的LoRa端点时，当第二节点已经接收到包括一组块中的块的第一段时，在每次接收段时，第二节点测量自接收到所述段以来的时间，并且当所述时间大于预定最大时间而没有将帧传输到第一节点时，将表示请求传输数据的协议帧传输到第一节点，以便使第一节点能够传输新的段。
根据本发明的第二方面，本发明涉及一种通信节点类型的设备，其被称为第一节点，该设备适合于在使用帧传输协议的网络中与被称为第二节点的通信节点类型的第二设备进行通信，根据所述协议的每个帧称为协议帧，该协议帧包括旨在传递有用数据的有效载荷，每个有效载荷的大小可以随协议帧的不同而变化。该设备包括：获取装置，其用于获取要传输到第二节点的有效载荷帧；分段装置，其用于将有效载荷帧划分为预定大小的一组块，每个块与等于有效载荷帧中的该块的等级的编号相关联；处理装置，其用于对所述组中的块应用封装和传输过程，该处理装置包括：
遍历装置，其用于以块的编号递减的顺序遍历块，并且以此顺序将块***至少一个段中，将块***到每个段中，直到段大小在保持小于或等于有效载荷的当前大小的同时到达尽可能接近该当前大小为止；封装装置，其用于将验证信息***每个段中，该验证信息包括表示所述段中具有最高等级的块的编号的标识符，并且在包含具有最低等级的块的段中，还包括错误标识码，以用于确定是否已经接收到该组块；传输装置，其用于以协议帧将每个段传输到第二节点；以及接收装置，其用于从第二节点接收接收确认，该接收确认包括表示至少一个块未被第二节点接收到的信息，处理装置，其用于在从所述第二节点接收到此接收确认的情况下，至少对未接收到的每个块应用封装和传输过程，第二节点已经使用接收到的每条验证信息以便确定丢失的每个块。
根据本发明的第三方面，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序包括指令，当所述程序由所述设备的处理器执行时，该指令由设备实现根据第一方面的方法。
根据第四方面，本发明涉及一种存储装置，该存储装置存储包括指令的计算机程序，当所述程序由所述设备的处理器执行时，该指令由设备实现根据第一方面的方法。
附图说明
通过阅读以下对示例实施例的描述，可以更清楚地理解上述本发明以及其他特征，其中所述描述是关于附图给出的，其中：
图1示意性地示出了其中实现本发明的LoRa网络；
图2A示意性地示出了包括在LNS服务器中的处理模块；
图2B示意性地示出了包括在LoRa终端中的处理模块；
图3示意性地示出了根据本发明的通信方法的第一示例；
图4示意性地示出了旨在包含有效载荷块的段的第一报头格式；
图5示意性地示出了旨在包含有效载荷块的段的第二报头格式；
图6示意性地示出了接收确认格式；
图7示意性地示出了段的形成的示例；并且
图8示意性地示出了根据本发明的通信方法的第二示例。
具体实施方式
在下文中在LoRa网络的情况中描述本发明。然而，本发明在其他情况下适用于使用帧(或包)传输协议的所有类型的网络，其中，旨在传递有效载荷的每个帧将该有效载荷封装在其大小随着帧的不同而变化的有效载荷中。
此外，众所周知，LoRaWAN协议定义了三类端点，称为LoRa端点(A、B和C)，每一类端点与特定的操作模式相关联。出于兼容性原因，必须在所有端点中实现A类。终端可以在操作过程中更改类别。
就端点的能耗而言，A类是最经济的。在此类中，当LoRa终端具有要发送的数据时，它无需进行任何检查，因为它为来自LNS服务器的任何消息打开了两个连续的侦听窗口。这两个窗口是LNS服务器可以将之前存储的数据发送到端点以引起注意的唯一时刻。
B类在LoRa端点的能耗与所述端点和LNS服务器之间的双向通信需求之间做出折衷。B类装备按由LNS服务器发送的周期性消息编程的时间间隔打开接收窗口。
就LoRa端点的能耗而言，C类是最不经济的类。另一方面，该类始终允许双向通信，因为LoRa端点永久侦听LNS服务器。
正如我们将在下文中看到的那样，本发明特别适用于在C类和B类中起作用。然而，我们还将示出一种特别适用于A级的操作模式。
图1示意性地示出了其中实现本发明的LoRa网络1的示例。
在图1的示例中，LoRa网络1包括LNS服务器10、至少一个网关11和至少一个LoRa端点12。在图1中，为了简化，我们仅描述一个网关和一个LoRa端点。网关11通过缆线或无线通信链路与LNS服务器10通信。此外，网关11和LoRa端点12之间的每个通信使用无线通信链路13。
LNS服务器10包括处理模块100。LoRa端点12包括处理模块120。
应当注意，在LoRa网络1中，端点12和网关11之间的通信使用与LoRaWAN协议兼容的帧。2017年10月的LoRaWAN文档1.1定义了LoRa网络的端点与网关之间的通信。此外，网关11与LNS服务器10之间的通信例如以HTTP或HTTPS请求的形式进行。在本发明中，网关11履行LoRa端点12与LNS服务器10之间的中继的角色。在所谓的上行链路方向上，也就是说，对于从LoRa端点12到LNS服务器10的传输，网关11以HTTP或HTTPS帧封装其接收的LoRa帧，并将如此封装的LoRa帧传输到LNS服务器10。在所谓的下行链路方向上，也就是说，对于从LNS服务器10到LoRa端点12的传输，网关11以HTTP或HTTPS帧提取其接收的LoRa帧，并将获取的LoRa帧传输到终端12。
我们在这里描述LNS服务器10。在一个实施例中，该LNS服务器10也可以代表一组服务器，该组服务器包括旨在与诸如网关11的网关通信的第一服务器和通过通信网络连接到第一服务器的至少一个应用服务器。在该实施例中，第一服务器将用作网关与一个或多个应用服务器之间的中继，由LoRa端点12生成的LoRa帧旨在用于该应用服务器或应用服务器中的一个。
图2A示意性地示出了包括在LNS服务器10中的处理模块100的硬件架构的示例。
根据图2A中描绘的硬件架构的示例，处理模块100然后包括通过通信总线1000连接的：处理器或CPU(中央处理单元)1001；随机存取存储器RAM 1002；只读存储器ROM 1003；诸如硬盘的存储单元或诸如SD(安全数字)卡阅读器1004的存储介质阅读器；至少一个通信接口1005，其使处理模块100能够与其他模块或设备通信。例如，通信接口1005使处理模块100能够与LoRa网络1的网关11或属于云的远程服务器(诸如上述应用服务器)进行通信。
处理器1001能够执行从ROM 1003、从外部存储器(未示出)、从存储介质(例如SD卡)或从通信网络加载到RAM 1002中的指令。当LNS服务器10加电时，处理器1001能够从RAM1002读取指令并执行它们。在一个实施例中，这些指令形成计算机程序，该计算机程序引起处理器1001完全或部分实现以下关于图3和图8描述的方法。
图2B示意性地示出了包括在LoRa端点12中的处理模块120的硬件架构的示例。
根据图2B中描绘的硬件架构的示例，处理模块120然后包括通过通信总线1200连接的：处理器或CPU 1201；随机存取存储器RAM 1202；只读存储器ROM 1203；诸如硬盘的存储单元或诸如SD卡读取器1204的存储介质读取器；至少一个通信接口1205，其使处理模块120能够与其他模块或设备通信。例如，通信接口1205使处理模块120能够与网关11通信。
处理器1201能够执行从ROM 1203、从外部存储器(未示出)、从存储介质(例如SD卡)或从通信网络加载到RAM 1202中的指令。当端点12加电时，处理器1201能够从RAM 1202读取指令并执行它们。在一个实施例中，这些指令形成计算机程序，该计算机程序引起处理器1201完全或部分实现以下关于图3和图8描述的方法。
关于图3和图8描述的方法可以通过由可编程机器(例如DSP(数字信号处理器)或微控制器)执行一组指令以软件形式来实现，或者可以通过机器或专用部件(例如FPGA(现场可编程门阵列)或ASIC(专用集成电路))以硬件形式来实现。
图3示意性地示出了根据本发明的通信方法的第一示例。
在步骤300中，处理模块120接收要传输到LNS服务器10的有效载荷帧。在下文中，有效载荷帧被称为应用帧。
在步骤301中，处理模块120将应用帧划分成预定大小L的一组块。在一个实施例中，预定大小L等于LoRa有效载荷的最小大小Bmin。最小大小Bmin取决于所使用的LoRaWAN协议的实施方式，并且假定是处理模块120已知的。在一个实施例中，Bmin＝32字节。该组块中的每个块与等于所述块在应用帧中的等级的编号相关联。
在步骤302至306中，处理模块将封装和传输过程应用于所述一组块中的块。
在步骤302期间，处理模块120获取LoRa有效载荷的当前大小lcurr。如上所示，LoRa有效载荷的大小可以随这LoRa帧的不同而变化。该大小取决于可用于端点12与网关11之间的通信的有用比特率，以及是否必要根据LoRaWAN协议(即也称为MAC(介质访问控制)命令)传输通信的控制数据。处理模块120始终知道LoRa有效载荷的当前大小lcurr，因为它始终知道有用比特率是多少，以及是否必须传输控制数据。
在步骤303期间，处理模块120通过递减编号(即，通过递减应用帧中的等级)遍历块，并且将段***每个块中。段包括报头和至少一个块。
图4示意性地示出了旨在包含有效载荷块的段的第一报头格式。
关于图4描述的段的报头例如以8位编码。
以1位编码的第一字段400被称为FS(存储残片会话(fragmentation session))字段，该字段包括表示每次传输新的一组块时修改其值的组的变化的信息。例如，当处理模块120传输第一组块时，FS字段为1。如果成功传输第一组块，则对于处理模块120所传输的第二组块，FS字段转到0。如果成功传输第二组块，则对于处理模块120所传输的第三组块，FS字段再次变为1。
以1位编码的第二字段401被称为AR(确认请求)字段，其包括表示用于接收确认的请求的信息。AR字段401使处理模块120能够激活或不激活接收确认机构。当接收确认机构被激活时，在传输一组块之后，处理模块120等待来自LNS服务器10的接收确认。例如，当AR字段401为1时，激活接收确认机构。在一个实施例中，仅包括块0的段包括处于1的AR字段401，以便针对整组块激活接收确认机构。
以6位编码的第三字段402包括验证信息。验证信息包括标识符，该标识符表示在所述段中具有最高等级的块的编号。如同我们将在下文中看到的那样，验证信息使LNS服务器10能够检查它是否已经接收到所传输的该组块中的所有块，并且如果没有，则确定丢失了哪些块。
在一个实施例中，段报头可以更长，并且尤其是字段402，以便考虑包括多于64个块的一组块。
应当注意，段的大小(即，长度)等于包括在所述段中的每个块的总大小与所述段的报头的大小之和。
图5示意性地示出了旨在包含有效载荷块的段的第二报头格式。
关于图5描述的报头包括分别与图4中的字段400和401相同的字段400和401。然而，在该报头中，验证信息分布在两个字段上：与图4中的字段402相同的字段402，以及字段500。字段500包括错误检测码，也称为MIC(消息完整性检查)。错误检测码是在一组块中的所有块上计算的，并且使得能够确定在所述组的传输期间是否丢失了一个或多个块。
图5中的报头仅在包含具有最小编号(即，具有最低等级)(也就是说，编号为0)的块的段中使用。图4中的报头用于所有其他段中。
返回图3，处理模块120通过递减编号来遍历块并将该块以该顺序***段中，直到达到尽可能接近当前大小lcurr的段大小。因此，处理模块120使***每个段中的块的数量最大化，同时获取大小小于或等于当前大小lcurr的一个(或多个)段。
在步骤304中，处理模块120将验证信息***由此形成的段中。
在步骤305中，处理模块120将由此形成的段***LoRa帧的有效载荷中，并且在LNS服务器10的方向上传输所述LoRa帧。
在步骤306中，处理模块120检查是否已经传输了该组块中的所有块。如果所有块都已经被传输并且接收确认机构没有被激活，则处理模块120结束该组块的传输并且例如等待新的应用帧。
如果已经传输了所有块并且激活了接收确认机构，则处理模块120等待针对所传输的一组块的接收确认。
如果还有待传输的块，则处理模块120返回到步骤302。
图7示意性地示出了段的形成的示例。在图7的示例中，处理模块120已经获取了应用帧并将其划分为一组8个块700至707。块700(以及分别701、702、703、704、705、706、707)对应于所述一组块中的块编号0(以及分别1、2、3、4、5、6、7)。因此，编号为0的块是具有最低等级的块。当应用封装和传输过程时，处理模块120已经从块编号7到块编号0遍历块。第一段70已经由块7和6形成。在该段70中，验证信息表示字段402中的编号7，FS字段400例如为0，并且AR字段401为0。第二段71已经由块5、4、3和2形成。在该段71中，验证信息表示字段402中的编号5，FS字段400为0，并且AR字段401为0。应注意，由于LoRa有效载荷的大小在段70的形成与在段71的形成之间已经增加，因此处理模块120已经能够在段71中***比段70中更多的块。第三段72已经由块1和0形成。在该段72中，验证信息表示字段402中的编号1并且包括字段500，该字段500包含在块0至块7上计算的错误检测码。由于激活了接收确认机构，因此FS字段400为0，并且AR字段401为1。应当注意，由于LoRa有效载荷的大小在段71的形成与段72的形成之间已经减小，因此处理模块120在段72中***比段71中少的块。
返回图3，在步骤307期间，LNS服务器10的处理模块100接收一定数量的LoRa帧，并等待接收LoRa帧，该LoRa帧包括包含字段500(并且因此包含错误检测码)和编号为0的块的段。
一旦接收到包含字段500的段，处理模块100就执行步骤308。
在步骤308期间，处理模块100使用错误检测码检查是否已经接收到传输的该组块中的所有块。如果没有检测到错误，则处理模块100在步骤309中重新形成应用帧。处理模块100将例如该应用帧提供给它执行的应用模块。
如果激活了接收确认机构认，则处理模块100执行步骤310，在此期间，处理模块100将肯定的接收确认重新传输到端点12。
在步骤311中，处理模块120接收肯定的接收确认并且在步骤312中结束当前一组块的传输。然后，处理模块120例如等待新的应用帧。
如果处理模块100在步骤308期间使用错误检测码检测到还没有接收到所有块，则其从包括块0的段的AR字段中确定是否激活了接收确认机构。考虑到如果该组块不完整，则它可以重新形成有用应用帧，如果没有激活该机构，则处理模块100例如拒绝接收到的块。在一个实施例中，处理模块100可以将一组不完整的块传输到其执行的应用模块。
如果在步骤308期间处理模块100检测到尚未接收到所有块并且激活了接收确认机构，则其执行步骤313。
在步骤313期间，处理模块100确定丢失了哪个或哪些块。为此，它使用包含每个段的字段402中的块编号。例如，如果段71丢失，则处理模块100通过读取字段402来知道段70包含块7，并且段70包含两个连续的块。因此，由此推断出段70也包含块6。另外，处理模块100通过读取字段402知道段72包含块1，并且段72包含两个连续的块。因此，由此推断出段72也包含块0。处理模块100还根据段72中的字段500的存在来推断出块0位于段72中。处理模块100因此推断出块5、4、3和2丢失。
在步骤314中，处理模块100传输包含表示未接收到每个块的信息的否定的接收确认。
图6示意性地示出了接收确认格式。
关于图6描述的接收确认包括以一个位编码的被称为FSB(后向片段(fragment)会话)字段的字段600，其是在传输过程中该组块的FS字段400的副本。通过使用该字段，处理模块120知道接收确认与哪一组块有关。接收确认还包括以一个位编码的字段601，称为C(检查)字段，其指示处理模块100对字段500的错误检测码的验证是肯定的还是否定的。如果C字段为1，则错误检测码的验证为肯定(即没有丢失任何块)。如果C字段为0，则错误检测码的验证是否定的。C字段601之后是包括可变数目的位的位图字段(二进制序列)602，字段600、601和602的总长度是一个字节的倍数。字段602包括不大于传输过程中的该组块中的块的数量的最低有效位的数量。每个最低有效位表示块，每个最低有效位的等级对应于该组块中的块编号。例如，块编号0与第一最低有效位(即，最右边的位)相关联。单独使用不与块相关联的最高有效位，以便将字段600、601和602的总长度对齐为一个字节的倍数。最高有效位全为0。当处理模块100已接收到块时，处理模块100将与该块相对应的位设置为1。当处理模块100未接收到块时，处理模块100将与此块相对应的位设置为0。
因此，肯定的接收确认包括处于1的C字段601和包含不重要的位(例如处于1的6个位)的位图字段602。
因此，否定的接收确认包括处于0的C字段601和位图字段602，在位图字段602中，与接收到的块相对应的所有位均为1，而与丢失的块相对应的所有位均为0。
返回图3，在步骤315期间，处理模块120接收否定的接收确认。例如，如果段71已经丢失，则处理模块120接收包括FSB字段600(例如，为0)、C字段601(为1)和位图字段602的接收确认，该位图字段602的最低有效位等于11000011，最右边的位对应于块编号0，并且最左边的位对应于块编号7。
在接收到否定的接收确认之后，处理模块在步骤317中使用位图字段602确定哪些块已经丢失，然后返回到步骤302，以便至少重新传输丢失的块。在封装和传输过程的此进一步执行期间，处理模块120考虑LoRa帧有效载荷的当前大小。因此，尽管在这些块的第一次传输期间块5至2都已经被***相同的段中，但是在该重新传输中，如果有效载荷的当前大小减小了，则它们可以在不同的段中被传输。
在一个实施例中，在每次重新传输块时，处理模块120仅重新传输丢失的块。
在一个实施例中，在每次重新传输块期间，处理模块120重新传输连续的块。因此，如果非连续块已经丢失，则即使已经接收到这些块，处理模块120也重新传输丢失的块以及两个丢失的块之间包括的块。
在步骤307中，处理模块100将在重新传输后接收到的块与在初始传输期间接收到的块进行组合，如果多次接收到块，则仅保持每个块的一个版本。
在步骤313期间，处理模块100根据每个段的字段402中包含的块的数量以及其先前接收的块的数量来确定其已经接收到的块(以及因此丢失的那些块)。
在步骤315期间，如果在预定时间D之后处理模块120既未接收到否定的接收确认也未接收到肯定的接收确认，则其由此推断出包含块0和字段500的段已经丢失。在这种情况下，它形成至少包括块0和字段500的段，并且在步骤316期间在LoRa帧中将该段重新传输到LNS服务器10。在接收到该段时，处理模块100返回到步骤307。时间D例如等于五分钟。
在一个实施例中，处理模块120传输同一块最多N次。如果在传输N次结束时，处理模块120仍接收到针对同一组块的否定的接收确认，则其放弃所述一组块的传输。数量N例如等于8。在另一个实施例中，如果在传输N次结束时，处理模块120仍然接收到针对同一组块的否定的接收确认，则处理模块120重新传输该组块中的所有块。在这种情况下，处理模块120改变字段FS 400的值，以便表现得好像它传输了新的一组块。
如果在接收到包含第一组块中的块的段之后，处理模块100没有接收到包含块0和与该组块有关的字段500的段，而是接收另一会话的块，则处理模块100拒绝该块，因为它尚未接收到包含块0和字段500的帧。然后，它认为相应组彻底丢失了。
在下面的图3中的方法的描述中，LoRa端点12履行发送者的角色，而LNS服务器10履行接收者的角色。在LoRaWAN协议的B类或C类操作模式中，角色可以互换。LNS服务器10因此可以变成发送者，并且LoRa端点12可以变成接收者。尽管角色发生了变化，但图3的方法仍然相同。
在A类操作模式的情况下，当LoRa端点12履行发送者的角色并且LNS服务器10履行接收者的角色时，可以应用图3的方法。然而，当角色互换时，应用关于图8描述的另一种方法，因为在A类中，所有通信都是由LoRa端点发起的。在A类中，LNS服务器10在希望时不能向LoRa终端12传输消息。
图8示意性地示出了根据本发明的通信方法的第二示例。
在步骤800中，处理模块100接收要传输到LoRa端点12的应用帧。
在步骤801中，处理模块100将应用帧划分为预定大小L的一组块。该组块中的每个块与等于该应用帧中的所述块的等级的编号相关联。
在步骤802中，处理模块100等待从LoRa端点12接收LoRa帧。这是因为在A类中，必须在LoRa端点12的发起下完成从LNS服务器10到LoRa端点12的每个通信。一旦从LoRa端点12接收到LoRa帧，则处理模块100执行步骤803。
在步骤803期间，处理模块100获取LoRa有效载荷的当前大小lcurr。
在步骤804中，处理模块100通过递减编号来遍历块并将该块以此顺序***段中，直到其达到与当前大小lcurr尽可能接近的段大小为止。因此，处理模块100使***每个段中的块的数量最大化，同时获取大小小于或等于当前大小lcurr的一个(或多个)段。如在关于图3描述的方法中一样，包括块0的段包括关于图5描述的报头，而所有其他段包括关于图4描述的报头。
在步骤805中，处理模块100将验证信息***由此形成的段中。
在步骤806中，处理模块100将由此形成的段***LoRa有效载荷中，并在LoRa端点12的方向上传输相应LoRa帧。在根据步骤802期间接收的LoRa帧的接收瞬间定义的LoRa端点12的接收窗口中完成传输。
在步骤807中，处理模块100检查是否已经传输了该组块中的所有块。
如果尚未传输一些块，则处理模块100返回到步骤802并等待接收来自LoRa端点12的LoRa帧以便继续。
如果所有块已经被传输并且接收确认机构没有被激活，则处理模块100结束该组块的传输并且例如等待新的应用帧。
如果已经传输了所有块并且激活了接收确认机构，则处理模块100等待来自LoRa端点12的接收确认。
在步骤808中，LoRa端点12的处理模块120接收一定数量的LoRa帧，并等待接收LoRa帧，该LoRa帧包括包含字段500(并且因此包括错误检测码)和编号为0的块的段。
一旦接收到包含字段500的段，处理模块120就执行步骤809。
在步骤809，处理模块120使用错误检测码检查是否已经接收到传输的一组块中的所有块。如果未检测到错误，则处理模块120在步骤810期间重新形成应用帧。处理模块120例如将该应用帧提供给它执行的应用模块。
如果激活了接收确认机构，则处理模块120执行步骤811，在步骤811期间，处理模块120将肯定的接收确认传输给LNS服务器10。
在步骤812中，处理模块100接收肯定的接收确认并且在步骤813中结束当前一组块的传输。然后，处理模块100例如等待新的应用帧。
如果处理模块120在步骤809期间检测到它尚未接收到所有块，则从AR字段中确定是否激活了接收确认机构。考虑到如果该组块不完整则不能重新形成有用应用帧，如果该机构未被激活，则处理模块120例如拒绝接收到的块。
如果处理模块120在步骤809期间检测到它尚未接收到所有块，并且激活了接收确认机构，则其执行步骤814。
在步骤814期间，处理模块120确定哪个块或哪些块已丢失。
在步骤815中，处理模块120传输包含表示未接收到的每个块的信息的否定的接收确认。
在步骤816期间，处理模块120接收否定的接收确认。
在接收到否定的接收确认之后，处理模块在步骤818中使用位图字段602确定哪些块已经丢失，然后返回到步骤802，以便至少重新传输丢失的块。此外，处理模块100等待接收来自LoRa端点12的LoRa帧，以便继续封装和传输过程。
在步骤808中，处理模块120将在重新传输之后接收到的块与在初始传输期间接收到的块进行组合，如果多次接收到块，则仅保持每个块的一个版本。
在步骤814中，处理模块120根据每个段的字段402中包含的块的数量以及其先前接收到的块的数量，确定其已经接收到的块(以及因此丢失的那些块)。
在步骤816中，如果在预定时间D之后处理模块100既未接收到否定的接收确认也未接收到肯定的接收确认，则由此推断出包含块0和字段500的段已经丢失。在这种情况下，它形成至少包括块0和字段500的段，并且在步骤817中将该段在LoRa帧中传输到端点12。处理模块100也等待接收来自LoRa端点12的LoRa帧，以便执行步骤817。当接收到该段时，处理模块120返回步骤808。时间D例如等于五分钟。
在一个实施例中，处理模块120传送同一块最多N次。如果在同一块的N次传输结束时，处理模块100仍接收到针对同一组块的否定的接收确认，则其放弃所述一块组的传输。数量N例如等于8。在另一个实施例中，如果在N次传输结束时，处理模块100仍然接收到针对同一组块的否定的接收确认，则处理模块100重新传输该组块中的所有块。在这种情况下，处理模块100改变FS字段400的值以便表现得好像它传输了一组新的块。
如果在接收到包含第一组块中的块的段之后，处理模块100没有接收到包含块0和与该组块有关的字段500的段，而是接收另一组块的块，则处理模块100拒绝该块，因为其尚未接收到包含块0和字段500的段。然后，它认为相应一组块彻底丢失了。
如上文所见，由处理模块100执行的图8的方法的步骤取决于LNS服务器10对来自LoRa端点12的LoRa帧的接收。LoRa端点12向LNS服务器10传输LoRa帧在时间上可以间隔很大。为了避免LNS服务器10传输一组块花费太多时间，一旦处理模块120知道正在进行一组块的传输，则处理模块120在每次接收到段时测量从接收到该段开始的时间δ。当时间δ超过预定最大时间Δ时，处理模块120向LNS服务器10传输请求数据传输的帧(成为TR(传输请求)帧)，以使LNS服务器10传输新的段。当接收到与先前接收的段相比FS字段400的值已经被修改的段时，处理模块12知道正在进行一组块的传输。在一个实施例中，预定最大时间Δ等于五分钟。
在一个实施例中，处理模块120重复TR帧的发送K次，只要它在传输过程中不再再次接收到针对该组块的段。例如，数量K＝8。在一个实施例中，如果在TR帧的K次传输之后处理模块120没有接收到新的段，则处理模块120在传输过程中丢弃与该组块相对应的块。
在适用于图3中描述的方法的情况下或在图8中描述的方法的上下文中的实施例中，发送节点的处理模块可以结束一组块的传输。传输节点可以是LoRa端点12或LNS服务器10。为此，发送节点的处理模块传输如图4所示的帧，其中FS字段400处于传输过程中的一组块的值，AR字段401为0，并且字段402为000000。当接收到该帧时，接收节点的处理模块知道发送者已结束与FS字段400的该值对应的一组块的传输。发送节点的处理模块然后可以传递到以下一组块。在一个实施例中，接收节点的处理模块丢弃与传输被中断的一组块相对应的块。在一个实施例中，接收节点的处理模块将与传输被中断的一组块相对应的块传输到其执行的应用模块。

Claims (10)

1.一种使用帧传输协议在网络中的第一节点和第二节点之间通信的方法，根据所述协议的每个帧称为协议帧，所述协议帧包括旨在传递有用数据的有效载荷，每个有效载荷的大小可随协议帧的不同而变化，其特征在于，所述方法包括由所述第一节点执行的步骤，所述步骤包括：
获取(300)要传输到所述第二节点的有效载荷帧；
将所述有效载荷帧划分(301)为预定大小的一组块，每个块与等于所述有效载荷帧中所述块的等级的编号相关联；
将封装和传输过程应用于所述组的所述块，包括：
以所述块的编号递减的顺序遍历所述块，并且以此顺序将所述块***至少一个段中，将所述块***每个段中，直到段大小在保持小于或等于效载荷的当前大小的同时到达尽可能接近所述当前大小为止；
将验证信息***(304)每个段中，在所述验证信息***的包括一个以上的块的每个段中，所述验证信息包括表示所述段中具有最高等级的所述块的所述编号的标识符，此外当将所述验证信息***包含具有最低等级的所述块的所述段中时，所述验证信息包括错误标识码，使得能够确定是否已经接收到所述一组块；并且
以协议帧将每个段传输(305)到所述第二节点；并且
在从所述第二节点接收到包含表示至少一个块未被所述第二节点接收到的信息的接收确认的情况下，至少对未接收到的每个块应用所述封装和传输过程，所述第二节点已经使用接收到的每条验证信息来确定丢失的每个块。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述网络是基于LoRa技术的低能耗的远程无线网络，所述协议是所述LoRaWAN协议，并且所述第一节点是适于使用所述LoRaWAN协议在LoRa网络上进行通信的设备，所述第一节点称为LoRa端点，并且所述第二节点是LoRa网络服务器，或者所述第一节点是LoRa网络服务器并且所述第二节点是LoRa端点。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其特征在于，如果在将每个段传输到所述第二节点之后，所述第一节点在传输最后一个段后的预定时间之后没有从所述第二节点接收到接收确认，则所述第一节点向所述第二节点传输至少包含下列项的段：具有所述最低等级的所述块、所述错误标识码和表示在所述段中具有最高等级的所述块的所述编号的标识符。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述验证信息包括在所述段的报头中，所述报头还包括表示每当将新的一组块传输到所述第二节点时修改其值的一组块的改变的信息和/或表示接收确认的请求的信息，使得能够激活或不激活接收确认机构，当所述机构被激活时，所述第一节点等待来自所述第二节点的对所述一组块的接收确认。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，表示至少一个块未被所述第二节点接收到的所述信息是一系列位，所述系列中的每个位表示所述一组块中的块，并且对于每个位，所述位的第一值指示接收到相应块，并且所述位的第二值指示未接收到相应块。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述接收确认包括用于标识所述接收确认与哪一组块相关的信息和/或指示当存在使用所述错误检测码对接收到的块的完整性进行验证时所述第二节点是否已经或尚未检测到错误的信息。
7.根据权利要求2或在引用权利要求2时的权利要求3至6所述的方法，其特征在于，当所述第一节点是服务器并且所述第二节点是根据所述LoRaWAN协议在A类中起作用的LoRa端点时，当所述第二节点已经接收到包括一组块中的块的第一段时，在每次接收段时，所述第二节点测量自所述段的所述接收以来的时间，并且当所述时间大于预定最大时间而没有将帧传输到所述第一节点时，将表示请求传输数据的协议帧发送到所述第一节点，以便使所述第一节点能够传输新的段。
8.一种通信节点类型的设备，其被称为第一节点，所述设备适合于使用帧传输协议的网络中与所述通信节点类型的第二设备通信，所述第二设备被称为第二节点，根据所述协议的每个帧称为协议帧，所述协议帧包括旨在传递有用数据的有效载荷，每个有效载荷的大小可以随这协议帧的不同而变化，其特征在于，所述设备包括：
获取装置，其用于获取(300)要传输到所述第二节点的有效载荷帧；
分段装置，其用于将所述有效载荷帧划分(301)成预定大小的一组块，每个块与等于所述有效载荷帧中所述块的等级的编号相关联；
处理装置，其用于对所述组中的所述块应用封装和传输过程，所述处理装置包括：
遍历装置，其用于以所述块的编号递减的顺序遍历(303)所述块，并且以此顺序将所述块***至少一个段中，将所述块***每个段中，直到段大小在保持小于或等于有效载荷的当前大小的同时到达尽可能接近所述当前大小为止；
封装装置，其用于将验证信息***(304)每个段中，在所述验证信息***的包括一个以上的块的每个段中，所述验证信息包括表示所述段中具有最高等级的所述块的所述编号的标识符，此外当将所述验证信息***包含具有最低等级的所述块的所述段中时，所述验证信息包括错误标识码，使得能够确定是否已经接收到所述一组块；
传输装置，其用于以协议帧将每个段传输(305)到所述第二节点；以及
接收装置，其用于从所述第二节点接收接收确认，所述接收确认包括表示至少一个块未被所述第二节点接收到的信息，
处理装置，其用于在从所述第二节点接收到此接收确认的情况下，至少对未接收到的每个块应用封装和传输过程，所述第二节点已经使用接收到的每条验证信息来确定丢失的每个块。
9.一种计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括指令，当所述程序由设备(100、120)的处理器执行时，所述指令用于由所述设备实现根据权利要求1至7中任一项所述方法。
10.一种存储装置，其特征在于，所述存储装置存储包括指令的计算机程序，当所述程序由设备(100、120)的处理器执行时，所述指令用于由所述设备实现根据权利要求1至7中任一项所述方法。
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