基于LoRa的物联网无线通信系统设计

发布时间：2022-01-15 17:15

　　LoRa作为低功耗广域网（LPWAN）技术,在物联网应用中具有较高的应用意义。本文从现有的桥梁监测需求出发,进行可行性分析,并提出了用于桥梁监测系统的物联网系统设计思想和方案。整体方案遵循低功耗设计思想,在硬件设计上采用新型超低功耗单片机、长距离低功耗的网络通讯设计,以及考虑清洁能源的供电电源设计;服务器设计采用云计算技术,进行集群管理,提供网络虚拟化、分布式计算和分布式存储等,保障服务的稳定运行;同时结合大数据分析,将数据收集、分析,已达到对桥梁的状态进行监测的同时,进行风险分析预测的目的。主要从以下方面提出具体解决方案:1、以STM32L443单片机为核心控制器,设计传感器网关终端。超低功耗设计的单片机,并提供丰富的外设接口,满足各类传感器节点的接入和通信转发需求,高能效保证数据传输安全性及稳定性;2、采用SX1278作为无线射频通信芯片,构建LPWAN网络。采用LoRa通信协议,解决长距离通信的功耗问题,并兼容NB-IoT;3、整合物联网、云计算、大数据技术,建立桥梁监测系统平台,提供远程无线监测、数据采集分析、安全风险保障预测等平台功能。本文主要讲述该物联网系统平台的设计建设,... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：111 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

LoRa网络结构示例图

第一章绪论-11-LoRa的网络结构如图2-3所示，远距离节点可以通过一台或多台网关（Gateway）与后端特定的网络服务器连接，将数据上传至服务器或云端。在LoRa网络中，每个节点间不会直接连接，所有数据都需要经过网关，回传至中心服务器，再通过中心服务器将数据传至另一个节点，因此中心服务器作为整个网络中不可或缺的一部分，整体网络以中心服务器为树根的树状型网络拓扑。终端节点的数据，可以同时传给一个或多个网关，传输的数据也可以通过多个网关之间的链路桥接，从而进一步延伸覆盖范围、传输距离。[43-45]LoRa的传输距离可达15公里，甚至20公里，其极低的功耗特性，更好的延长电池使用寿命；以及其免牌照的通讯频段，终端节点开发的低成本、自由化建设等等，以上的种种特性，都使得LoRa的使用成本大幅降低。2)NB-IoT基于蜂窝的窄带（NarrowBand）物联网，又称NB-IoT，是专用于IoT领域的无线蜂窝网络通讯技术。顾名思义，NB-IoT只需要约180KHz的带宽频率，且使用License频段(5)；可部署在现有的2G/3G/4G网络上，与之并存。[46-48]图1-4NB-IoT技术发展历程图(5)License频段：需授权的无线通讯频段，区别于无需授权的ISM频段，详见1.2.4无线网络的通讯频段。

华南理工大学硕士学位论文-14-图1-5国内移动通讯频段分配图1)非授权频段非授权频段也称为免牌照频段、免费频段，而常见的ISM频段就是典型的非授权频段。ISM频段为工业（Industrial）、科学（Scientific）、医学（Medical）使用频段（Band），顾名思义，ISM频段是各国开放给上述这些机构免费使用的一部分频段。也

【参考文献】：
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硕士论文
[1]基于物联网的农业建筑物变形监测系统设计与实现[D]. 赵传奇.山东农业大学 2018



本文编号：3591011