一种用于LoRaWAN节点近场配置的方法
技术领域
本申请属于无线通信领域，特别涉及一种用于LoRaWAN节点近场配置的方法。
背景技术
LoRaWAN是近年发展迅速的窄带低功耗广域物联网技术，其网络拓扑结构是星型网，由网络服务器、网关以及终端节点组成，在智慧表计、智慧家居、智慧基建等方面有广泛的使用。
在现有的LoRaWAN拓扑中，LoRaWAN网关通过网络服务器与公网互联。另一边LoRaWAN网关则通过LoRa(物理层)/LoRaWAN(MAC层)无线信道与LoRaWAN终端节点互联。
LoRaWAN协议规定了不同国家和地区的频点和信道数，以中国地区使用的CN470频段为例，最多可支持96个信道。但是考虑到LoRaWAN网关的成本和节点的功耗和通信效率等问题，多数情况下网关选择配置为支持其中8个信道，而节点则配置为支持这8个信道之中的3个。那么在这个情况下就可能会出现一个问题：因为各种原因节点无法选择最优的信道，甚至有可能因为周围环境的影响(比如干扰)导致节点无法与LoRaWAN网关通信。
LoRaWAN节点的电路部分通常被封闭在物联网终端的内部，对于有需要对节点的频点配置等做修改时，通常采用以下几种做法：通过拆机，将节点电路部分取出，进行更换或者是连接电脑或专用设备进行配置修改。在物联网终端设计的时候，预先把接口电路裸露在终端壳体外部，或者是简单遮盖，当需要重新配置时通过特定的接口(例如USB或UART接口)与电脑或专用设备连接。物联网终端有相对强大的处理器和人机接口，可以单独设计一套程序来通过人机接口进行配置修改。
发明内容
根据本申请的一方面，提供一种用于LoRaWAN节点近场配置的方法，包括：以LoRaWAN节点身份注册到LoRaWAN网关；确定所述LoRaWAN网关的至少一个可用信道；从所述至少一个可用信道中确定选定信道；与目标LoRaWAN节点建立点对点连接；配置所述目标LoRaWAN节点的工作信道为所述选定信道。
根据本申请的另一方面，提供一种电子设备，包括处理器和存储器，以及存储于所述存储器中的所述处理器可以执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行前述至少一种方法。
根据本申请的另一方面，提供一种存储介质，存储处理器可以执行的程序，当所述程序被执行时，所述处理器执行前述至少种方法。
根据本申请的另一方面，提供一种用于LoRaWAN节点近场配置的工具，包括：通信模块，用于与上位机进行通信；微处理器模块，与所述通信模块连接；第一射频芯片模块，与所述微处理器模块连接；第二射频芯片模块，与所述微处理器模块连接；天线；天线开关，切换所述天线与所述第一射频芯片模块和第二射频芯片模块之间的电连接。
根据本申请的另一方面，提供一种用于LoRaWAN节点近场配置的工具，包括：LoRa节点通信单元，用于以LoRaWAN节点身份与LoRaWAN网关通信；LoRa信道扫描单元，用于确定所述LoRaWAN网关的至少一个信道的通信参数；LoRa点对点通信单元，用于与目标LoRaWAN节点点对点通信；近场配置处理器，分别与所述LoRa节点通信单元、所述LoRa信道扫描单元和所述LoRa点对点通信单元连接。
通过上述方法及工具，可以先以LoRaWAN节点身份注册到目标LoRaWAN节点的LoRaWAN网关中。进而可以扫描LoRaWAN网关的所有可用信道，并在其中确定选定信道。进而可以与目标LoRaWAN节点建立点对点连接，并可以利用该连接把目标LoRaWAN节点的工作信道配置为该选定信道。这样，可以通过相对简单的方式实现目标LoRaWAN节点的信道配置。在该方法中可以通过相对简单的方式获取LoRaWAN网关的较优信道，以及可以通过非拆机方式对目标LoRaWAN节点配置信道或者其他参数。该方式可不需要LoRaWAN网关和目标LoRaWAN节点具备额外的硬件组成。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，而不是对本申请技术方案的限制。
图1示出根据本申请实施例的LoRaWAN网络的一种应用场景示意图。
图2示出根据本申请的示例实施例的用于LoRaWAN节点近场配置方法的流程示意图。
图3示出根据本申请的另一实施例的LoRaWAN节点近场配置工具的组成示意图。
图4示出根据本申请的另一实施例的LoRaWAN节点近场配置工具的组成示意图。
图5示出根据本申请示例性实施例的一种电子设备的框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
现有技术对LoRaWAN节点进行配置修改时，一般连接电脑或专用设备进行配置修改。在物联网终端设计的时候，预先把接口电路裸露在终端壳体外部，或者是简单遮盖，当需要重新配置时通过特定的接口(例如USB或UART接口)与电脑或专用设备连接。物联网终端有相对强大的处理器和人机接口，可以单独设计一套程序来通过人机接口进行配置修改。但是，在很多情况下，难以准确方便地获得节点所在地的信道情况，一般使用昂贵、专用的仪器进行现场探测。另外，需要终端节点做比较复杂的设计和操作，比如拆机、接线等。然而，在大多数实际的物联网终端部署的场景，因为各种各样的原因，终端节点往往都被部署在不是那么容易接触到的位置，比如LoRa烟雾探测器经常部署在天花板上，LoRa水表经常部署在隐蔽的水表箱中，LoRa地磁传感器经常被埋在地下，等等。本申请通过无线的方式对节点进行配置和维护，只要节点还在运行，在它较近的地方就可以进行配置和维护。
根据本申请的技术构思，可以先以LoRaWAN节点身份将配置工具注册到与目标LoRaWAN节点关联的LoRaWAN网关中，进而可以扫描LoRaWAN网关的所有可用信道，并在其中确定选定信道。然后，可以与目标LoRaWAN节点建立点对点连接，并可以利用该连接把目标LoRaWAN节点的工作信道配置为该选定信道。这样，可以通过相对简单的方式实现目标LoRaWAN节点的信道配置。在该方式中，可以通过相对简单的方式获取LoRaWAN网关的较优信道，以及可以通过非连接方式完成对目标LoRaWAN节点配置信道或者其他参数。在该过程中，可不需要LoRaWAN网关和目标LoRaWAN节点增加额外的硬件组成。
图1示出根据本申请实施例的LoRaWAN网络的一种应用场景示意图。
如图1所示，在LoRaWAN网络的一种应用场景中，拓扑结构可以为星型结构，可以包括：网络服务器，用于与公网连接；与该网络服务器连接的至少一个LoRaWAN网关，如示例实施例所示的网关1、网关2、……、网关N；以及连接于每个网关的至少一个LoRaWAN节点，比如示例实施例中连接于网关2的节点1、节点2、……、节点N。
可选地，在需要对上述拓扑中的一个节点，比如节点1，进行配置时。可以把配置工具放置于节点1附近。如示例实施例所示该配置工具可以包括上位机和FST(快速配置工具)。并建立与网关2的LoRa连接，以及以LoRaWAN节点身份注册于网关2，临时作为网关2的第N+1节点。
图2示出了本申请的一个实施例用于LoRaWAN节点近场配置的方法的流程示意图。
如图2所示，在S110中，配置工具可以注册到LoRaWAN网关。可选地，该LoRaWAN网关可以是与目标LoRaWAN节点已注册的LoRaWAN网关，也可以也是目标LoRaWAN节点附近，可以与目标LoRaWAN节点建立LoRa通信连接的LoRaWAN网关。
根据一些实施例，在S110中，可以先与LoRaWAN网关建立LoRa通信连接，再利用相关LoRa协议注册于LoRaWAN网关。
根据一些实施例，可以在S110之前把LoRaWAN近场配置工具放置于目标LoRaWAN节点所在位置。这样在S130中根据LoRaWAN近场配置工具信号接收功率确定的较优信道也同时是目标LoRaWAN节点的相对较优信道。
根据一些实施例，该LoRaWAN近场配置工具可以包括一个LoRa硬件接口。LoRaWAN近场配置工具可以根据用户指令，进入监控模式。在监控模式下，可以以LoRaWAN节点身份注册到LoRaWAN网关而成为该LoRaWAN网关的下级LoRa通信节点。
可选地，该LoRaWAN近场配置工具也可以包括两个或者两个以上LoRa硬件接口。可以配置其中至少一个LoRa硬件接口处于监控模式，以LoRaWAN节点身份注册到LoRaWAN网关，而成为该LoRaWAN网关的下级LoRa通信节点。
在S120中，可以确定该LoRaWAN网关的至少一个可用信道。
LoRaWAN协议规定了不同国家和地区的频点和信道数，以中国地区使用的CN470频段为例，最多可支持96个信道。但是考虑到LoRaWAN网关的成本和节点的功耗和通信效率等问题，多数情况下网关选择配置为支持其中8个信道。在S120中可以通过与该LoRaWAN网关通信，获取该LoRaWAN网关所支持的多个可用信道。
在S130中，可以在前述至少一个可用信道中确定选定信道。进一步地，可以扫描该LoRaWAN网关的至少一个可用信道。
可以根据各个信道的信号质量确定可用信道。可选地，可以通过各个可用信道上的信号的接收信号强度指示(RSSI)以及信噪比(SNR)确定各个可用信道的信号质量。进一步地，可以把信号质量较高的信道作为选定信道。根据一些实施例，可以把接收信号强度指示(RSSI)和/或信噪比(SNR)较高的信道作为选定信道。
由于LoRaWAN近场配置工具邻近目标LoRaWAN节点放置。因而对于LoRaWAN近场配置工具而言，信号质量较优的信道对于目标LoRaWAN节点来说也是信号质量较优的信道。
在S140中，可以与目标LoRaWAN节点建立点对点连接。在S140中可以先控制目标LoRaWAN节点进入点对点模式，再自身进入点对点模式，然后通过预设秘钥以点对点方式与目标LoRaWAN节点建立LoRa连接。
可选地，可以通过该LoRaWAN网关的通信链路，向目标LoRaWAN节点发送通信指令，控制目标LoRaWAN节点进入点对点模式。也可以通过目标LoRaWAN节点上的人机交互单元控制目标LoRaWAN节点进入点对点模式。该人机交互单元可以包括按键、显示屏，以及交互菜单程序等。可选地，该人机交互单元也可以是一个干簧管，利用磁铁触发相应指令。
在S150中，配置目标LoRaWAN节点工作信道为该选定信道。可以通过预设的通信协议配置目标LoRaWAN节点工作信道为该选定信道。
可选地，可以控制目标LoRaWAN节点退出点对点模式，与前述LoRaWAN网关恢复LoRa连接。
根据一些实施例，配置工具可以包括上位机和FST工具。可选地，上位机和FST工具可以通过UART口、UART-USB转换、USB连接器和无线网络中的至少一项通信。可选地，FST工具可以通过上述通信方式接收来自上位机的指令和/或数据，以及可以通过上述通信方式向上位机传输数据。可选地，该上位机可以包括电脑、手机或者其他智能设备。
可选地，前述LoRaWAN网关可以是一个或者一个以上LoRaWAN网关。进一步地，根据示例实施例的方法1000还可以包括从至少一个LoRaWAN网关正确定选定LoRaWAN网关，以及可以包括配置目标LoRaWAN节点的网关为该选定LoRaWAN网关。可选地，可以在至少一个LoRaWAN网关中，通过每个LoRaWAN网关至少一个信道的信号接收功率来确定作为选定网关的LoRaWAN网关。
图3示出了本申请的另一实施例LoRaWAN节点近场配置工具的组成示意图。根据该实施例的配置工具可用于前述配置方法。
如图3所示，根据示例实施例的工具2000可以包括：微处理器MCU221、LoRa射频芯片231、LoRa射频芯片232、天线241和天线开关242。可选地，工具2000还可包括WIFI通信模块211。
LoRa射频芯片231和LoRa射频芯片232可以用于LoRa物理层转换，把包含LoRa通信信息的电信号转换成射频信号，并可以利用天线241发射到目标LoRaWAN设备(包括LoRaWAN网关和目标LoRaWAN节点)。也可以把利用天线241天线接收到的，来自目标LoRaWAN设备的射频信号转换成微处理器MCU221可识别的电信号。
根据实施例，LoRa射频芯片231和LoRa射频芯片232可以分别用于与LoRaWAN网关通信和与目标LoRaWAN节点通信。可选地，LoRa射频芯片231和LoRa射频芯片232可以分别用于与不同LoRaWAN网关通信，以在相同时刻对比不同LoRaWAN网关通信的通信质量。
根据示例实施例，LoRa射频芯片231可以用于以LoRaWAN节点身份与LoRaWAN网关通信，并注册于该LoRaWAN网关；LoRa射频芯片232可以用于与目标LoRaWAN节点建立点对点连接，并收发信息。
可选地，LoRa射频芯片231和LoRa射频芯片232可以连接相同的天线，并可以利用天线开关242切换，从而实现天线241的分时复用。可选地，LoRa射频芯片231和LoRa射频芯片232也可以分别连接不同的天线。
微处理器MCU221可以执行近场配置程序，该进程配置程序可以存储于与微处理器MCU221连接的存储器中。当该进场配置程序被执行时，微处理器MCU221可以实现前述进场配置功能。
微处理器MCU221可以控制配置工具以LoRaWAN节点身份与LoRaWAN网关通信，并注册于该LoRaWAN网关。进而可以确定该LoRaWAN网关的至少一个可用信道。然后，可以扫描该至少一个可用信道上的接收信息的接收功率。这样，可以根据该至少一个可用信道上的接收功率，从该至少一个可用信道中确定选定信道。
微处理器MCU221可以通过LoRa射频芯片232与目标LoRaWAN节点点对点连接。并可以配置该目标LoRaWAN节点的工作信道为前述选定信道。
可选地，微处理器MCU221同时或者分时注册于邻近的至少一个LoRaWAN网关，并扫描该至少一个LoRaWAN网关的至少一个可用信道的信号接收功率。微处理器MCU221可以根据该接收功率进行边缘计算，选定其中信号接收功率最高的LoRaWAN网关为选定网关。根据示例实施例，微处理器MCU221可以通过点对点方式配置目标LoRaWAN节点的网关为该选定目标LoRaWAN网关。另外还可以在该选定目标LoRaWAN网关的可用信道中确定选定信道。
WIFI通信模块211可以用于接收指令/数据信息，以及可以用于发送数据信息。可选地，WIFI通信模块211可以换成其他通信模块，比如USB模块、蓝牙模块或者其他有线通信模块或无线通信模块。
可选地，装置2000可以包括输入组件251，用于接收指令信息。可选地，输入组件251可以包括键盘、按键和触摸屏中的至少一项。可选地，装置2000还可以包括显示组件252。如示例实施例所示，显示组件可以包括显示器。可选地，装置2000可以包括基于输入组件251和显示组件252的人机交互单元，便于用户操作。
可选地，装置2000还可以包括电源模块及外围电路261。
图4示出了本申请的另一实施例LoRaWAN节点近场配置工具的组成示意图。
如图4所示，工具3000可以包括：近场配置处理器311、LoRa节点通信单元321、LoRa信道扫描单元322和LoRa点对点通信单元323。
其中，
LoRa节点通信单元321可以用于以LoRaWAN节点身份与LoRaWAN网关通信。LoRa信道扫描单元322可以用于确定所述LoRaWAN网关的至少一个信道的通信参数，比如可以用于扫描来自LoRaWAN网关的至少一个可用信道在装置3000所在位置的通信质量。LoRa点对点通信单元323可以用于与目标LoRaWAN节点点对点通信。
近场配置处理器311可以分别与LoRa节点通信单元321、LoRa信道扫描单元322和LoRa点对点通信单元323连接。可选地，近场配置处理器311可以依照以下方式配置：
近场配置处理器311可以通过LoRa节点通信单元321以LoRaWAN节点身份与LoRaWAN网关通信，并注册于该LoRaWAN网关。
近场配置处理器311可以通过LoRa信道扫描单元322扫描LoRaWAN网关的至少一个信道的通信参数。可选地，该通信参数可以是该LoRaWAN网关至少一个信道在装置3000所在位置的通信质量。可选地，该通信参数可以是该LoRaWAN网关该至少一个信道在装置3000所在位置的信号功率。可以根据该通信参数在至少一个信道中确定选定信道。
近场配置处理器311可以通过LoRa点对点通信单元323与目标LoRaWAN节点建立点对点连接。并设置目标LoRaWAN节点的工作信道为该选定信道。
可选地，近场配置处理器311也可以同时或者分时与至少一个LoRaWAN网关通信，并同时或者分时注册于该至少一个LoRaWAN网关。近场配置处理器311可以分别获取该至少一个LoRaWAN网关的通信参数，并根据该通信参数确定选定LoRaWAN网关。以及可以通过LoRa点对点通信单元323配置目标LoRaWAN节点的网关为该选定LoRaWAN网关。
可选地，近场配置处理器311、LoRa节点通信单元321、LoRa信道扫描单元322和LoRa点对点通信单元323中的至少两个可以为一体结构。可选地，装置3000可以包括通信模块通信模块。通信模块可以连接近场配置处理器311，并与LoRa节点通信单元321、LoRa信道扫描单元322和LoRa点对点通信单元323中的至少一个连接。可选地，通信模块可以包括USB模块、蓝牙模块和WIFI中的至少一项。
图5示出根据一示例性实施例的一种电子设备的框图。
下面参照图5来描述根据本申请的这种实施方式的电子设备200。图5显示的电子设备200仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图5所示，电子设备200以通用计算设备的形式表现。电子设备200的组件可以包括但不限于：至少一个处理单元210、至少一个存储单元220、连接不同系统组件(包括存储单元220和处理单元210)的总线230、显示单元240等。
其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元210执行，使得所述处理单元210执行本说明书描述的根据本申请各种示例性实施方式的方法。例如，所述处理单元210可以执行如图1-3中任意项所示的方法。
所述存储单元220可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)2201和/或高速缓存存储单元2202，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)2203。
所述存储单元220还可以包括具有一组(至少一个)程序模块2205的程序/实用工具2204，这样的程序模块2205包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。
总线230可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。
电子设备200也可以与一个或多个外部设备300(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备200交互的设备通信，和/或与使得该电子设备200能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口250进行。并且，电子设备200还可以通过网络适配器260与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。网络适配器260可以通过总线230与电子设备200的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备200使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
通过上述方法及工具，可以先以LoRaWAN节点身份注册到目标LoRaWAN节点的LoRaWAN网关中。进而可以扫描LoRaWAN网关的所有可用信道，并在其中确定选定信道。进而可以与目标LoRaWAN节点建立点对点连接，并可以利用该连接把目标LoRaWAN节点的工作信道配置为该选定信道。从而可以通过相对简单的方式实现目标LoRaWAN节点的信道配置。在该方法中可以通过相对简单的方式获取LoRaWAN网关的较优信道，以及可以通过非拆机方式对目标LoRaWAN节点配置信道或者其他参数。在该过程中，不需要LoRaWAN网关和目标LoRaWAN节点具备额外的硬件组成。
本领域技术人员可以理解，本申请的技术方案可实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，本申请可表现为完全硬件的实施例、完全软件的实施例(包括固件、常驻软件、微码等)或将软件和硬件相结合的实施例的形式，它们一般可被称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本申请可表现为计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品嵌入到任何有形的表达介质中，所述有形的表达介质具有嵌入到所述介质中的计算机可用程序代码。
参照根据本申请实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图来描述本申请。可以理解的是，可由计算机程序指令执行流程图和/或框图中的每个框、以及流程图和/或框图中的多个框的组合。这些计算机程序指令可提供给通用目的计算机、专用目的计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，以使通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实现流程图和/或框图的一个框或多个框中指明的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令还可存储于能够指导计算机或其它可编程数据处理装置以特定的方式实现功能的计算机可读介质中，以使存储于计算机可读介质中的指令产生包括实现流程图和/或框图中的一个框或多个框中指明的功能/动作的指令装置。
计算机程序指令还可加载到计算机或其它可编程数据处理装置上，以引起在计算机上或其它可编程装置上执行一连串的操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或框图中的一个框或多个框中指明的功能/动作的过程。
附图中的流程图和框图示出根据本申请的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系结构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个框可表示一个模块、区段或代码的一部分，其包括一个或多个用于实现特定逻辑功能的可执行指令。还应注意，在一些可替代性实施中，框中标注的功能可以不按照附图中标注的顺序发生。例如，根据所涉及的功能性，连续示出的两个框实际上可大致同时地执行，或者这些框有时以相反的顺序执行。还可注意到，可由执行特定功能或动作的专用目的的基于硬件的系统、或专用目的硬件与计算机指令的组合来实现框图和/或流程图示图中的每个框、以及框图和/或流程图示图中的多个框的组合。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。上述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
