基于LoRa物联网组网方法研究与系统实现

发布时间：2023-02-12 08:27

　　LoRaWAN作为基于LoRa的低功耗广域网应用规范,能够使基于LoRa的物联网应用得以快速部署,目前已经得到了广泛的应用。然而LoRaWAN在实际应用中存在着网络的可靠性较低,通信的实时性得不到保证等问题,面对LoRaWAN存在的问题,迫切需要一种可靠性和实时性较高的基于LoRa的低功耗广域网络,以满足工业物联网等应用的通信需求,本课题针对上述问题展开研究。论文的主要研究工作总结如下:(1)分析了 LoRaWAN协议,提出一种LoRa组网通信方法,采用TDMA与CSMA混合接入和空中唤醒机制实现LoRa的组网,满足了不同通信业务的传输需求,解决了 LoRaWAN在节点数量增加及通信数据量增大时由于通信冲突加重导致的通信可靠性下降的问题,确保节点具备低功耗的同时降低了通信时延。(2)采用多信道通信方式,通过划分不同的信道将TDMA与CSMA接入方式进行有效区分,并针对不同的网络需求对信道数量进行规划,解决了共享信道时TDMA与CSMA混合接入通信时的性能瓶颈。同时制定了节点入网、消息上报和下行唤醒在内的LoRa组网通信流程,通过信道分配、时隙分配等网内通信机制将节点分配于不同TDMA信...

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 物联网无线通信技术发展现状
        1.2.2 LoRa应用与研究现状
    1.3 课题的研究内容
    1.4 论文章节安排
2 相关技术研究
    2.1 LoRa技术与LoRaWAN协议
        2.1.1 LoRa调制技术
        2.1.2 LoRa数据包及空中传输时间
        2.1.3 LoRaWAN协议
    2.2 无线信道接入技术
    2.3 本章小结
3 LoRa组网通信方法研究
    3.1 LoRaWAN协议分析
    3.2 LoRa组网通信方法分析
        3.2.1 上行通信方法分析
        3.2.2 下行通信方法分析
    3.3 基于LoRa的TDMA/CSMA混合接入通信方法研究
        3.3.1 信道划分
        3.3.2 时隙通信
        3.3.3 时钟同步
        3.3.4 信道速率规划
    3.4 性能比较分析与评估
    3.5 LoRa网络组建
        3.5.1 节点入网
        3.5.2 信道分配
        3.5.3 时隙分配
        3.5.4 节点消息上报
        3.5.5 网关下行唤醒
    3.6 本章小结
4 LoRa物联网系统网络架构设计
    4.1 网络架构分析
    4.2 基于云平台的物联网系统架构
    4.3 LoRa物联网系统网络架构设计
    4.4 本章小结
5 系统设计与实现
    5.1 设备端与云端的通信设计
        5.1.1 远程通信协议选择
        5.1.2 设备端接入设计
        5.1.3 物模型通信
    5.2 网关的设计与实现
        5.2.1 网关的硬件设计
        5.2.2 网关的软件设计
    5.3 节点的设计与实现
        5.3.1 节点的硬件设计
        5.3.2 节点的软件设计
    5.4 本章小结
6 应用与测试
    6.1 景观照明系统
        6.1.1 系统概述
        6.1.2 系统架构
    6.2 搭建系统测试平台
    6.3 系统通信测试
        6.3.1 LoRa组网通信测试
        6.3.2 网络通信测试
    6.4 系统功能测试
        6.4.1 属性设置
        6.4.2 属性获取
        6.4.3 服务调用
        6.4.4 系统整体功能测试
    6.5 本章小结
7 总结与展望
    7.1 全文工作总结
    7.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读学位期间发表的论文及专利目录



本文编号：3740743