LoRaWAN分布式队列设计与系统性能研究

发布时间：2024-07-11 02:44

　　现有LoRaWAN系统主要采用ALOHA机制管理共享信道接入。随着流入负载的增大,数据传输带来的拥塞和冲突易导致吞吐性能和能效降低。相比于随机多址接入的ALOHA及CSMA技术,基于时分的分布式排队(DQ)调度不仅可以消除接入冲突,还可获得稳定传输性能和可扩展性。本文在分析LoRaWAN信道接入技术的基础上,结合DQ研究MAC层控制的新方案,并对系统的吞吐量、时延和能耗进行分析。首先,论文综合论述了无线信道随机冲突解决技术、LoRa技术基础和DQ相关原理。通过建立LoRaWAN模型模拟网络各项功能,基于NS3设计仿真程序,研究网络中节点之间的通信方式,并对系统整体传输性能进行了针对性分析。其次,针对LoRa系统通信时存在的数据冲突、信道争用等问题,结合DQ算法,设计了一种信道冲突解决的新调度方案。该方案针对网关和终端,分别设计了多步骤的信道接入控制流程。同时针对成功接入和并发冲突这两种场景,分析了冲突解决机制与吞吐性能的理论计算方法。最后,考虑实际中经常出现的多终端接入场景,对本文所提出的信道争用解决方法进行性能评估。对吞吐量进行理论推算,同时建立通信模型,分析时延与能效性能。通过数值...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1LoRa网络架构

制设置设备优先级。技术的超远距离无线传输方案[20]。主要有两技术，适用于远距离、低功耗、低吞吐量的开源MAC层协议的LPWAN标准。星型拓扑结构（如图2.1所示）。主要包括GW，Gate-Way）节点、网络服务器（NS连接，数据通过GW发送到NS，NS分析数....

图2.3ClassA传输模型

究生学位论文第二章无线随机多址开启后1s打开）。终端会根据自身的通信需求来调度传输时基准（ALOHA协议）。能最低的终端模式。它只要求网关在终端请求一个上行传输后致其下行传输灵活性非常差。简而言之，ClassA的通信过下行传输，则必须等待终端先发送一个上行数据。

图2.4ClassB传输模型

图2.3ClassA传输模型OHA机制进行信道接入，终端不进行信道检测，直接发送分组数目增多，多个终端的分组在信道上发生碰撞的双向传输终端。终端应用层根据需求确定是否需要切换CN，来为终端提供一个时间参考。据此，终端周期性地利用RX发起下行传输。如果终端移动了或在B....

图2.5DQ帧结构

图2.5DQ帧结构Q的帧结构。其中，竞争时隙用于上行链路的冲突解决，数据时据传输，反馈时隙用于协调器在下行链路中广播反馈信息。例详述DQ的工作流程，假设有7个终端和3个竞争时隙。CRQRS的分组数。终端要计算出CRQ的长度和它在该队列中的位置和CRQ....

本文编号：4005130