一种基于线型调频扩频缓解LoRa网络拥塞的控制方法与流程

一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法
技术领域
1.本发明涉及无线传感器网络技术领域，尤其涉及一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法。


背景技术：

2.随着计算和通信设备规模的小型化，日常生活中传感器的使用场景逐渐多样化，数量也呈指数级增长。在无线传感器网络发展的过程中，低功耗广域网(low-power wide-area network，lpwan)凭借着较远距离的通信范围、低功耗、数据发送方式较为简单的特点逐渐得到青睐。lpwan技术包含lora wan、sig fox、nb-iot等技术，其中lora wan无疑是这些技术中最为成功的，与其他lpwan技术相比，lora wan使用免费的ism频段，适用性、兼容性更好，易于开发，为这些设备提供了廉价、安全和节能的通信方式。
3.地下管廊的环境下，无线传感器网络难以形成星型拓扑，多为链状网络，数据包在发送时的有效路径较少，为了提高发送数据的可靠性，往往在数据中增加冗余保证准确性，这样的情况下，大大增加了对节点处理数据能力的要求，网络资源占用率增加，当节点发送数据速度超过接收节点缓存阈值时，汇聚节点负载量增大，网络的通信效率以及网络服务质量难以得到保证，极易产生网络拥塞。lora采用了线性调频扩频技术，其中一个重要的参数就是扩频因子(spreading factor,sf)，拥有不同的扩频因子的lora信号之间相互正交，因此扩频因子的复用可以增加网络容量。但是不同的sf之间的覆盖范围，吞吐量差异较大，具体来说，随着sf的升高，覆盖范围逐渐增加，而吞吐量却逐渐降低，也就导致网络资源紧张，抗干扰能力较弱，网络拥塞的概率较大。所以对于lora网络，如何合理分配资源，及时预测并有效的缓解网络拥塞十分重要。
4.通常对于lora网络拥塞的处理方式主要由分布式算法和集中式算法。但是分布式算法在调整sf的过程中，设备之间没有数据交换，使得大部分节点争抢数值较低数值的sf，资源利用率底下；而集中式算法则是根据网络资源、吞吐量等对sf分配，吞吐量会有一定的提升但是数据帧会产生碰撞，网络的可靠性难以得到保障。因此需要提高资源分配的合理性，从而提高网络的可靠性。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法，以解决lora网络可靠性低的问题。
6.本发明提出的技术方案如下：
7.本发明实施例第一方面提供一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法，包括：根据网络拓扑结构，将目标区域内的传感器节点进行分区并将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点，其中，簇首节点用于接收数据包并将接收到的数据包转发至对应的下一分区内的簇首节点，分区内节点用于收集来自对应传感器的数据包并发送至同一分区内的簇首节点；根据缓存占用率判断各个分区内节点和/或簇首节点是否发
生拥塞；当任一分区内节点发生拥塞时，调整该分区内节点向对应的簇首节点发送数据包的发送速率，并根据该分区内节点发送的数据包的优先级调整数据包的扩频因子和信道竞争次数；当任一簇首节点发生拥塞时，降低对应的分区内节点向该簇首节点发送优先级低于第一阈值的数据包的速率，并调整该簇首节点的扩频因子的数值。
8.可选地，根据缓存占用率判断各个分区内节点和/或簇首节点是否发生拥塞，包括：根据簇首节点的发送速率和接收速率计算簇首节点的缓存占用率；根据进入分区内节点的数据量确定分区内节点的缓存占用率；根据簇首节点的缓存占用率判断簇首节点是否发生拥塞；根据分区内节点的缓存占用率判断分区内节点是否发生拥塞。
9.可选地，根据簇首节点的缓存占用率判断簇首节点是否发生拥塞，包括：当任一簇首节点的缓存占用率大于拥塞阈值时，判断该簇首节点发生拥塞；当任一簇首节点的缓存占用率小于拥塞阈值且大于正常运行阈值时，降低该簇首节点接收数据包的接收速率或增加该簇首节点发送数据包的发送速率；当任一簇首节点的缓存占用率小于正常运行阈值时，判断该簇首节点未发生拥塞。
10.可选地，簇首节点的缓存占用率采用如下公式计算：
[0011][0012]
其中，η
t
表示簇首节点在t时刻的缓存占用率，v
in
为簇首节点的接收速率，v
out
为簇首节点的发送速率，c为簇首节点总的缓存空间，t表示预测缓存占用率的时刻。
[0013]
可选地，调整该簇首节点的扩频因子的数值，包括：根据通信速率计算扩频因子的第一备选范围；根据通信距离计算扩频因子的第二备选范围；计算第一备选范围和第二备选范围的重叠区域，得到第三备选范围；在第三备选范围内选择扩频因子作为该簇首节点调整后的扩频因子。
[0014]
可选地，调整分区内节点向对应的簇首节点发送数据包的发送速率，并根据分区内节点发送的数据包的优先级调整数据包的扩频因子和信道竞争次数，包括：提高分区内节点的发送速率，并为优先级高于第三阈值的数据包分配数值低于第六阈值的扩频因子，以及提高优先级高于第四阈值的数据包在单位时间内的信道竞争次数，优先级低于第五阈值的数据包进行退避或放弃；其中，第五阈值小于第三阈值，第三阈值小于或等于第四阈值。
[0015]
可选地，将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点之后，还包括：对将要传输的各个数据包设置优先级，根据优先级调整各个数据包的发送顺序，并按照发送顺序，将优先级和对应的数据包一并发送；接收数据包的传感器节点在接收到数据包和对应的优先级后，根据优先级为对应的数据包分配信道资源。
[0016]
本发明实施例第二方面提供一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制装置，包括：分区模块，用于根据网络拓扑结构，将目标区域内的传感器节点进行分区并将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点，其中，簇首节点用于接收数据包并将接收到的数据包转发至对应的下一分区内的簇首节点，分区内节点用于收集来自对应传感器的数据包并发送至同一分区内的簇首节点；判断模块，用于根据缓存占用率判断各个分区内节点和/或簇首节点是否发生拥塞；第一拥塞处理模块，用于当任一分区内节点发生拥
塞时，调整该分区内节点向对应的簇首节点发送数据包的发送速率，并根据该分区内节点发送的数据包的优先级调整数据包的扩频因子和信道竞争次数；第二拥塞处理模块，用于当任一簇首节点发生拥塞时，降低对应的分区内节点向该簇首节点发送优先级低于第一阈值的数据包的速率，并调整该簇首节点的扩频因子的数值。
[0017]
本发明实施例第三方面提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行如本发明实施例第一方面所述的基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法。
[0018]
本发明实施例第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行如本发明实施例第一方面所述的基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法。
[0019]
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
[0020]
本发明实施例提供的一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法，根据网络拓扑结构将传感器节点进行分区并将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点，根据缓存占用率判断分区内节点或簇首节点是否发生拥塞，当分区内节点发生拥塞时，调整分区内节点的发送速率，根据分区内节点发送的数据包的优先级调整数据包的扩频因子和信道竞争次数，当簇首节点发生拥塞时，降低分区内节点向簇首节点发送优先级低于第一阈值低的数据包的速率，并调整簇首节点的扩频因子的数值。本发明实施例根据优先级调整扩频因子和数据传输方式，保证整体网络的正常运行，减少重要数据的丢包率，优化lora网络资源的分配，提高网络的可靠性。
附图说明
[0021]
为了更清楚地表达说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]
图1为本发明实施例中基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法的流程图；
[0023]
图2为本发明实施例中分区后管廊内部的网络结构示意图；
[0024]
图3为本发明实施例中判断是否发生拥塞的流程图；
[0025]
图4为本发明实施例中基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制装置的结构框图；
[0026]
图5为本发明实施例中电子设备的结构示意图；
[0027]
图6为本发明实施例中计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
[0028]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在
没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
本发明实施例提供了一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法，适用于地下管廊、隧道等狭长环境下无线传感器网络资源分配，本发明实施例以地下管廊环境为例进行描述。
[0030]
参见图1，本发明实施例提供了一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法，包括：
[0031]
步骤s100，根据网络拓扑结构，将目标区域内的传感器节点进行分区并将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点，其中，簇首节点用于接收数据包并将接收到的数据包转发至对应的下一分区内的簇首节点，分区内节点用于收集来自对应传感器的数据包并发送至同一分区内的簇首节点。具体地，由于地下管廊为狭长环境，因此网络拓扑结构近似为链状，根据链状的网路拓扑结构将地下管廊内部传感器节点分为不同的分区，令传感器节点覆盖范围的一半为分区的长度以保证分区间的连通性，由此根据该分区的长度将地下管廊内部传感器节点分为不同的区域，形成不同的分区，并将分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点，其中簇首节点主要承担将上一分区簇首节点传输来的数据以及分区内节点传输来的数据转发，而分区内节点的主要工作是收集管廊内的采集数据并转发给簇首节点。
[0032]
簇首节点和分区内节点的选取方法有两种，一种是获取传感器节点的吞吐量大小，将每个分区内吞吐量最大的传感器节点作为簇首节点，其他节点作为分区内节点。地下管廊场景下，受到地理环境的影响，网络拓扑大多为链状拓扑，数据的传输多为单路径，根据不同的节点覆盖的范围的差异，以及传输的数据量大小不同，在每个分区内将数据吞吐量较大的点选择为簇首节点，该方法能够实现快速选定合适的传感器节点作为簇首节点。另一种是根据低功耗自适应聚类层次拓扑控制(low energy adaptive clustering hierarchy，leach)算法在每个分区内并选择合适的簇首节点。在使用leach算法选取簇首节点时，分区内各节点轮流担任簇首节点，簇中其他节点向簇首节点发送数据，使得所有数据到达簇首节点能量最少时，则该分区内簇首节点选择完毕。通过leach算法选取簇首节点能够准确找到使分区内节点能量消耗最少的簇首节点，选择的簇首节点更合理。
[0033]
步骤s200，根据缓存占用率判断各个分区内节点和/或簇首节点是否发生拥塞。图2为分区后管廊内部的网络结构示意图，根据拥塞发生的区域，分别定义了两种不同类型的拥塞情况：分区内拥塞以及分区间拥塞，即分别对应于分区内节点拥塞和簇首节点拥塞。示例性地，根据缓存占用率判断分区内节点或簇首节点是否发生拥塞包括：首先设置2个缓存临界阈值，正常运行阈值η
regular
和拥塞阈值η
jam
，分区内节点或簇首节点正常运行时的缓存占用率小于正常运行阈值η
regular
，当缓存占用率超过拥塞阈值η
jam
时则判定产生拥塞，需要对拥塞情况进行处理，缓解拥塞。或者，只设定一个拥塞阈值η
jam
，当缓存占用率超过拥塞阈值η
jam
时则判定产生拥塞，不超过则判定不产生拥塞。
[0034]
步骤s300，当任一分区内节点发生拥塞时，调整该分区内节点向对应的簇首节点发送数据包的发送速率，并根据该分区内节点发送的数据包的优先级调整数据包的扩频因子和信道竞争次数。具体地，提高分区内节点的发送速率，并为优先级高于第三阈值的数据包分配数值低于第六阈值的扩频因子，以及提高优先级高于第四阈值的数据包在单位时间内的信道竞争次数，优先级低于第五阈值的数据包进行退避或放弃。其中，第五阈值小于第
三阈值，第三阈值小于或等于第四阈值。第三阈值和第四阈值的范围可以根据实际数据传输情况设置，例如将数据包的优先级分为1-10共10个等级，优先级从1到10优先等级依次提升，优先级为10时优先等级最高，第三阈值和第四阈值的大小可以不同，如第三阈值设为7，第四阈值设为8，第三阈值和第四阈值的大小也可以相同，例如第三阈值和第四阈值均为8，第五阈值小于第三阈值和第四阈值，如第五阈值为3。第六阈值可以根据扩频因子的范围进行选择，例如网络内扩频因子的范围为5-12，则第六阈值可以设为7或6等相对较低的值。
[0035]
对于分区内节点，进入节点缓存队列的主要为采集数据，不会涉及到接收数据，不需要考虑上一级节点传输的数据包，因此可以通过提高分区内节点的发送速率降低节点缓存占用率，并对优先级较高的数据包配置数值较低的扩频因子进行传输，在缓解拥塞的同时保证重要数据的传输。在获得了采集数据的优先级后，分区内节点提高优先级高的数据包单位时间内的信道竞争次数，优先级较低的数据包进行退避甚至放弃，错开信道竞争的高峰期。进一步地，分区内节点在接收到目的簇首节点回复关于优先级高的数据包的已接收的确认信息后，其余优先级低的数据包则继续按照先入先出的发送方式竞争信道。
[0036]
步骤s400，当任一簇首节点发生拥塞时，降低对应的分区内节点向该簇首节点发送优先级低于第一阈值的数据包的速率，并调整该簇首节点的扩频因子的数值。示例性地，降低分区内节点向簇首节点发送优先级低于第一阈值的数据包的速率为，将数据包的优先级分为1-10共10个等级，优先级从1到10优先等级依次提升，优先级为10时优先等级最高，第一阈值设为4，则当分区内节点向簇首节点发送的数据包的优先级低于4时，通过降低数据包传输的带宽从而降低其发送速率，从而减少进入簇首节点的缓存数据。
[0037]
此外，由于lora网络采用了线性调频扩频技术，其中一个重要的参数就是扩频因子，拥有不同的扩频因子的lora信号之间相互正交，因此扩频因子的复用可以增加网络容量。但是不同的扩频因子之间的覆盖范围，吞吐量差异较大，具体来说，随着扩频因子的升高，覆盖范围逐渐增加，而吞吐量却逐渐降低，也就导致网络资源紧张，抗干扰能力较弱，网络拥塞的概率较大。利用lora网络的这一特点，根据簇首节点的所需通信距离，为簇首节点优先级较高的数据包选择满足通信距离且数值较低的扩频因子，以此保证网络内重要数据包的传输速率。簇首节点的所需通信距离应当大于该簇首节点和其他簇首节点间的距离，以保证数据正常传输。通过上述步骤，本发明实施例在缓解拥塞的同时又保证重要数据的传输，同时通过对扩频因子的合理分配有效的提高了网络容量。
[0038]
本发明实施例提供的一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法，根据网络拓扑结构将传感器节点进行分区并将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点，根据缓存占用率将管廊内部的拥塞情况分为分区内节点发生拥塞和簇首节点发生拥塞，当分区内节点发生拥塞时，调整分区内节点的发送速率，根据分区内节点发送的数据包的优先级调整数据包的扩频因子和信道竞争次数，当簇首节点发生拥塞时，降低分区内节点向簇首节点发送优先级低于第一阈值低的数据包的速率，并调整簇首节点的扩频因子的数值。本发明实施例通过根据优先级调整扩频因子和数据传输方式，保证整体网络的正常运行，减少重要数据的丢包率，优化lora网络资源的分配，提高网络的可靠性，不仅保证了重要数据的传输，同时通过对扩频因子的合理分配有效的提高了网络容量，对于无线传感器网络在狭长环境下的应用有着非常重要的科研意义和经济价值。
[0039]
在一实施例中，将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点之后，还
包括：对将要传输的各个数据包设置优先级，根据优先级调整各个数据包的发送顺序，并按照发送顺序，将优先级和对应的数据包一并发送；接收数据包的传感器节点在接收到数据包和对应的优先级后，根据优先级为对应的数据包分配信道资源。未设置优先级时，数据进入传感器节点为先入先出，缓冲队列排满后则丢弃后进入节点的数据，极易丢失重要数据。本发明实施例在数据包发送之前设置数据包优先级，将数据包分为不同的优先级，按设定好的优先级将不同的数据分组进行分配，根据优先级调整数据包发送顺序，在产生拥塞的情况下，还可以降低或放弃低优先级的数据，保证了重要数据的优先传输，避免数据高峰期时节点数据还是按照原定顺序发出，无法体现不同数据的重要性，时效性差。
[0040]
在一实施例中，根据缓存占用率判断各个分区内节点和/或簇首节点是否发生拥塞，，如图3所示，包括：
[0041]
步骤s201，根据簇首节点的发送速率和接收速率计算簇首节点的缓存占用率。簇首节点的缓存占用率采用如下公式计算：
[0042][0043]
其中，η
t
表示簇首节点在t时刻的缓存占用率，v
in
为簇首节点的接收速率，v
out
为簇首节点的发送速率，c为簇首节点总的缓存空间，t表示预测缓存占用率的时刻。对于簇首节点，数据来源一般为上一分区节点的传输数据以及分区内节点的传输数据。通过对发送速率和接收速率的计算可以实现对簇首节点在t时刻的缓存占用率的预测，提前预测拥塞发生情况。
[0044]
步骤s202，根据进入分区内节点的数据量确定分区内节点的缓存占用率。具体地，假定分区内节点存放数据的缓存队列的列队容量为p，通常来自传感器的数据包进入缓存队列后进行排队，依次发送，统计进入缓存列队的数据量即得到进入分区内节点的数据量。分区内节点的缓存占用率为进入分区内节点的数据量和缓存队列容量p的比值。
[0045]
步骤s203，根据簇首节点的缓存占用率判断簇首节点是否发生拥塞。具体地，定义有关缓存占用率的阈值，当缓存占用率超过规定的阈值时，则判断簇首节点处于拥塞状态，否则判断簇首节点不处于拥塞状态。
[0046]
步骤s204，根据分区内节点的缓存占用率判断分区内节点是否拥塞。具体地，当分区内节点的缓存占用率大于设定阈值时，则判断出现拥塞，否则判断未出现拥塞，分区内节点正常运行。示例性地，对于分区内节点，进入分区内节点的数据量和缓存队列容量p的比值大于1时，即缓存占用率大于1时，说明此时进入分区内节点的数据量超过缓存队列容量p，则判断分区内节点处于拥塞状态，当缓存占用率小于1时则判断分区内节点正常运行。
[0047]
在一实施例中，根据簇首节点的缓存占用率判断簇首节点是否发生拥塞，包括：
[0048]
当任一簇首节点的缓存占用率大于拥塞阈值时，判断该簇首节点发生拥塞；当任一簇首节点的缓存占用率小于拥塞阈值且大于正常运行阈值时，降低该簇首节点接收数据包的接收速率或增加该簇首节点发送数据包的发送速率；当任一簇首节点的缓存占用率小于正常运行阈值时，判断该簇首节点未发生拥塞。
[0049]
具体地，定义有关缓存占用率的两个阈值，即正常运行阈值η
regular
和拥塞阈值η
jam
，簇首节点在正常工作状态时缓存占用率应小于运行阈值。而缓存占用率在两者之间时
则需要调整发用速率以及接收速率，当缓存占用率超过规定的拥塞阈值时，则判断节点处于拥塞状态，需要对拥塞情况进行处理。记缓存占用率为η
t
，当η
t
≤η
regular
时，簇首节点正常工作，无需调整。当η
regular
≤η
t
≤η
jam
时，簇首节点仍处于工作状态，但需要对发送以及接收速率进行调整。具体调整为降低该簇首节点接收数据包的接收速率或增加该簇首节点发送数据包的发送速率，降低该簇首节点接收数据包的接收速率具体为降低该簇首节点接收优先级低于第二阈值的数据包的速率，增加该簇首节点发送数据包的发送速率具体为增加该簇首节点发送优先级较高的数据包的发送速率，第二阈值的范围可以自行设定，例如第二阈值可为2-5中的任意整数。当η
t
≥η
jam
时，则判断t时刻节点处于拥塞状态，需要对节点进行拥塞处理。
[0050]
在一实施例中，调整该簇首节点的扩频因子的数值，包括：根据通信速率计算扩频因子的第一备选范围，根据通信距离计算扩频因子的第二备选范围，计算第一备选范围和第二备选范围的重叠区域，得到第三备选范围，在第三备选范围内选择扩频因子作为该簇首节点调整后的扩频因子。
[0051]
具体地，根据扩频因子和通信速率、符号速率、带宽、纠错编码率的关系，有如下关系式：
[0052]
dr＝sf
×rs
×
cr
[0053][0054]
在不改变接收速率的情况下，将发送速率与sf关联获得：
[0055][0056]
假设其他参数不发生变化，上式可以转换成：
[0057][0058]
其中，其中dr为通信速率，也称数据速率，rs为lora网络的符号速率，bw为带宽，cr是纠错编码率(取值一般为1-4)。通常，簇首节点的扩频因子的选取一般在7-12的范围内，且扩频因子为整数，因为上式的左侧在7-12范围内是关于sf的减函数，因此将7-12内的整数从小到大依次作为sf的取值代入式当出现整数a满足使得左侧值小于右侧值时，则得到扩频因子sf的取值范围为sf＜a，a为7-12内的整数。即可得到扩频因子的第一备选范围。
[0059]
根据lora网络扩频因子sf的特点，sf越小则覆盖范围越小，因此sf和通信距离具有特定的关系表。根据已知的簇首节点间的距离，即簇首节点的通信距离，查找对应的扩频因子的值b，可以得到sf的选择范围应大于b，即得到扩频因子的第二备选范围。第三备选范围同时满足第一备选范围和第二备选范围，因此扩频因子的第三备选范围为b＜sf＜a，在第三备选范围内选择扩频因子作为调整后的扩频因子，同时满足通信速率以及通信距离。
[0060]
在第三备选范围内选择扩频因子时，若第三备选范围的扩频因子均与该分区内节点发送数据时使用的扩频因子sf1不同时，则可以在第三备选范围内选择较低数值的扩频
因子以加速缓解拥塞，例如，第三备选范围为8＜sf＜11，表明簇首节点的扩频因子可以选取的数值为9和10，而分区内节点发送数据时使用的扩频因子sf1均没有使用数值9和10，则可以选取数值较低的9作为簇首节点调整后的扩频因子。当选取的扩频因子与该分区内节点发送数据时使用的扩频因子sf1相同时，可以适当提高或降低分区内使用的扩频因子sf1，把第三备选范围内得扩频因子预留给簇首节点，例如存在分区内节点发送数据时使用的扩频因子sf1为数值9和10，则可以将分区内节点发送数据时使用的扩频因子sf1为数值修改为8或11等，把第三备选范围内的扩频因子预留给簇首节点，优先保证簇首节点的传输，而由于在调整簇首节点的扩频因子的数值之前，已经通过降低带宽等方式降低分区内节点发送数据包的速率，因此即使把分区内节点使用的扩频因子sf1降低，由于受到带宽的限制，其传输速率也不会提升。在配置了较低数值的扩频因子后，保证簇首节点的正常工作，以及数据的持续传输，避免长时间拥塞的产生，尽可能的快速缓解分区间拥塞。
[0061]
在一实施例中，对拥塞情况处理后重新计算分区内节点和簇首节点的缓存占用率，根据缓存占用率判断传感器节点是否仍处于拥塞状态，如果传感器节点依旧处于拥塞状态，将继续进行拥塞处理，直至拥塞情况得到缓解，传感器处于正常的工作状态。避免传感器节点处理后没有缓解拥塞状态的情况下，网络持续处于拥塞的情况，保证网络正常运行。
[0062]
本发明实施例还提供一种基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制装置，如图4所示，该装置包括：
[0063]
分区模块401，用于根据网络拓扑结构，将目标区域内的传感器节点进行分区并将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点，其中，簇首节点用于接收数据包并将接收到的数据包转发至对应的下一分区内的簇首节点，分区内节点用于收集来自对应传感器的数据包并发送至同一分区内的簇首节点。具体内容参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0064]
判断模块402，用于根据缓存占用率判断各个分区内节点和/或簇首节点是否发生拥塞。具体内容参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0065]
第一拥塞处理模块403，用于当任一分区内节点发生拥塞时，调整该分区内节点向对应的簇首节点发送数据包的发送速率，并根据该分区内节点发送的数据包的优先级调整数据包的扩频因子和信道竞争次数。具体内容参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0066]
第二拥塞处理模块404，用于当任一簇首节点发生拥塞时，降低对应的分区内节点向该簇首节点发送优先级低于第一阈值的数据包的速率，并调整该簇首节点的扩频因子的数值。具体内容参见上述方法实施例对应部分，在此不再赘述。
[0067]
本发明实施例提供的基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制装置，根据网络拓扑结构将传感器节点进行分区并将每个分区内的传感器节点分为簇首节点和分区内节点，根据缓存占用率判断分区内节点或簇首节点是否发生拥塞，当分区内节点发生拥塞时，调整分区内节点的发送速率，根据分区内节点发送的数据包的优先级调整数据包的扩频因子和信道竞争次数，当簇首节点发生拥塞时，降低分区内节点向簇首节点发送优先级低于第一阈值低的数据包的速率，并调整簇首节点的扩频因子的数值。本发明实施例根据优先级调整扩频因子和数据传输方式，保证整体网络的正常运行，减少重要数据的丢包率，优化
lora网络资源的分配，提高网络的可靠性。
[0068]
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图5所示，该电子设备包括：存储器12和处理器11，存储器12和处理器11之间互相通信连接，存储器12存储有计算机指令，处理器11通过执行计算机指令，从而执行如本发明实施例上述基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法。其中处理器11和存储器12可以通过总线或者其他方式连接。处理器11可以为中央处理器(centralprocessingunit，cpu)。处理器11还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。存储器12作为一种非暂态计算机存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的对应的程序指令/模块。处理器11通过运行存储在存储器12中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器11的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法。存储器12可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作装置、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器11所创建的数据等。此外，存储器12可以包括高速随机存取存储器12，还可以包括非暂态存储器12，例如至少一个磁盘存储器12件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器12件。在一些实施例中，存储器12可选包括相对于处理器11远程设置的存储器12，这些远程存储器12可以通过网络连接至处理器11。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。一个或者多个模块存储在存储器12中，当被处理器11执行时，执行如上述方法实施例中的基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法。上述电子设备具体细节可以对应上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0069]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，如图6所示，其上存储有计算机程序13，该指令被处理器执行时实现上述实施例中基于线型调频扩频缓解lora网络拥塞的控制方法的步骤。该存储介质上还存储有音视频流数据，特征帧数据、交互请求信令、加密数据以及预设数据大小等。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－onlymemory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－statedrive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序13可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read－onlymemory，rom)、随机存储记忆体
[0070]
(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flashmemory)、硬盘(harddiskdrive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid－statedrive，ssd)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0071]
以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改
或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。