LoRaWAN B类设备软件的设计与实现
发布时间：2021-05-06 19:00
相对于ZigBee、WiFi等短距离通信技术,低功耗广域网技术以其覆盖距离广、功耗低、部署成本低的特点,非常适用于远距离通信场景的应用。其中LoRaWAN网络以其安全性高、组网灵活、易于部署的特点而备受关注。现有LoRaWAN网络所实现的终端设备大多数为A类设备,这无法满足如无线抄表应用中对下行通信时延可控的要求。因此设计并实现能保证下行数据传输时延的B类设备对于LoRaWAN网络具有重要意义。本文依据低功耗广域网应用需求,以LoRaWAN网络中的终端设备为主要的研究对象,通过对LoRaWAN协议的分析,设计并实现了具有可调度接收时隙的LoRaWAN B类终端设备软件。本文的主要内容如下:首先,本文通过对现有LoRaWAN通信速率选择机制的研究,为提高通信可靠性,提出了基于丢包区分的自适应速率选择机制。通过将网络丢包原因分类为信号衰减与数据冲突,设计相应的丢包概率模型来分别获取各自的丢包概率,并在此基础上进行通信速率的选择。其次,本文通过对LoRaWAN协议的分析,在A类设备软件的基础上,设计了包括组帧服务与帧解析服务的MAC层数据服务以及包括链路状态检测、PING时隙请求、信标查询、...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
1.1 论文研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 应用现状
1.2.2 研究现状
1.3 论文的研究目的与意义
1.4 论文的主要内容与结构安排
第2章 LoRaWAN B类设备通信技术分析
2.1 LoRa扩频通信原理
2.2 LoRa物理层帧格式
2.3 LoRaWAN协议分析
2.3.1 网络结构
2.3.2 终端设备类型
2.3.3 B类设备MAC层帧格式
2.3.4 自适应速率
2.4 B类设备软件实现问题分析
2.5 本章小结
第3章 基于丢包区分的自适应速率选择机制设计
3.1 总体设计
3.2 信道衰减丢包概率模型
3.3 数据冲突概率模型
3.3.1 数据冲突判定
3.3.2 冲突模型
3.4 基于丢包区分的速率选择
3.5 本章小结
第4章 服务与功能的设计与实现
4.1 B类设备服务与功能总体设计
4.2 MAC层数据服务
4.2.1 数据组帧服务
4.2.2 数据帧解析服务
4.3 MAC层管理服务
4.3.1 链路状态检测
4.3.2 PING时隙请求
4.3.3 信标查询
4.3.4 管理信息库
4.4 MAC层功能设计与实现
4.4.1 MAC层状态转移方案设计
4.4.2 自适应速率选择模块
4.4.3 设备状态切换
4.4.4 信标接收与追踪
4.4.5 PING时隙窗口管理
4.5 本章小结
第5章 LoRaWAN B类设备软件性能分析与功能测试
5.1 自适应速率选择性能分析
5.1.1 网络模型
5.1.2 速率分布比较
5.1.3 DER性能分析
5.1.4 吞吐量分析
5.2 B类设备软件功能测试
5.2.1 测试平台搭建
5.2.2 设备状态切换模块测试
5.2.3 信标接收与追踪模块测试
5.2.4 PING时隙窗口测试
5.2.5 自适应速率选择模块测试
5.3 本章小结
第6章 总结及未来工作
6.1 总结
6.2 未来工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]LoRa物理层和MAC层技术综述[J]. 赵文妍. 移动通信. 2017(17)
[2]我国物联网产业发展现状与国际竞争态势分析[J]. 王思博. 电信网技术. 2017(05)
[3]智慧能源物联网应用研究与分析[J]. 陈永波,刘建业,陈继军. 中兴通讯技术. 2017(01)
[4]NB-IoT关键技术及应用前景[J]. 邹玉龙,丁晓进,王全全. 中兴通讯技术. 2017(01)
[5]LoRa无线网络技术分析[J]. 赵静,苏光添. 移动通信. 2016(21)
[6]低功耗广域LoRa技术分析与应用建议[J]. 刘琛,邵震,夏莹莹. 电信技术. 2016(05)
硕士论文
[1]基于LoRa的水表抄表系统设计与实现[D]. 罗贵英.浙江工业大学 2016
[2]直扩通信系统中窄带干扰抑制技术的研究[D]. 朱立为.广西师范大学 2012
本文编号：3172454
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第1章 绪论
1.1 论文研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 应用现状
1.2.2 研究现状
1.3 论文的研究目的与意义
1.4 论文的主要内容与结构安排
第2章 LoRaWAN B类设备通信技术分析
2.1 LoRa扩频通信原理
2.2 LoRa物理层帧格式
2.3 LoRaWAN协议分析
2.3.1 网络结构
2.3.2 终端设备类型
2.3.3 B类设备MAC层帧格式
2.3.4 自适应速率
2.4 B类设备软件实现问题分析
2.5 本章小结
第3章 基于丢包区分的自适应速率选择机制设计
3.1 总体设计
3.2 信道衰减丢包概率模型
3.3 数据冲突概率模型
3.3.1 数据冲突判定
3.3.2 冲突模型
3.4 基于丢包区分的速率选择
3.5 本章小结
第4章 服务与功能的设计与实现
4.1 B类设备服务与功能总体设计
4.2 MAC层数据服务
4.2.1 数据组帧服务
4.2.2 数据帧解析服务
4.3 MAC层管理服务
4.3.1 链路状态检测
4.3.2 PING时隙请求
4.3.3 信标查询
4.3.4 管理信息库
4.4 MAC层功能设计与实现
4.4.1 MAC层状态转移方案设计
4.4.2 自适应速率选择模块
4.4.3 设备状态切换
4.4.4 信标接收与追踪
4.4.5 PING时隙窗口管理
4.5 本章小结
第5章 LoRaWAN B类设备软件性能分析与功能测试
5.1 自适应速率选择性能分析
5.1.1 网络模型
5.1.2 速率分布比较
5.1.3 DER性能分析
5.1.4 吞吐量分析
5.2 B类设备软件功能测试
5.2.1 测试平台搭建
5.2.2 设备状态切换模块测试
5.2.3 信标接收与追踪模块测试
5.2.4 PING时隙窗口测试
5.2.5 自适应速率选择模块测试
5.3 本章小结
第6章 总结及未来工作
6.1 总结
6.2 未来工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]LoRa物理层和MAC层技术综述[J]. 赵文妍. 移动通信. 2017(17)
[2]我国物联网产业发展现状与国际竞争态势分析[J]. 王思博. 电信网技术. 2017(05)
[3]智慧能源物联网应用研究与分析[J]. 陈永波,刘建业,陈继军. 中兴通讯技术. 2017(01)
[4]NB-IoT关键技术及应用前景[J]. 邹玉龙,丁晓进,王全全. 中兴通讯技术. 2017(01)
[5]LoRa无线网络技术分析[J]. 赵静,苏光添. 移动通信. 2016(21)
[6]低功耗广域LoRa技术分析与应用建议[J]. 刘琛,邵震,夏莹莹. 电信技术. 2016(05)
硕士论文
[1]基于LoRa的水表抄表系统设计与实现[D]. 罗贵英.浙江工业大学 2016
[2]直扩通信系统中窄带干扰抑制技术的研究[D]. 朱立为.广西师范大学 2012
本文编号：3172454
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3172454.html
