LPWAN网络接入策略研究

发布时间：2020-03-26 06:21

【摘要】：以LoRaWAN、Sigfox、NB-IoT为代表的LPWAN在物联网中有着广泛的应用,LPWAN最主要的特质是支持海量物联网设备接入,具有低功耗、远距离、低运维成本的优点,为保证海量设备的连接,LPWAN的接入技术显得尤为重要。本文针对LoRaWAN研究了两种接入策略。首先,本文针对LoRaWAN中接入冲突概率高的问题,提出了动态退避接入机制,给出了LoRaWAN Class A终端设备接入过程的数学建模和动态退避接入机制的数学建模,并且进行了仿真对比和分析。仿真实验表明,动态退避机制能够有效地减少终端设备数据在信道中的冲突概率,进而减少终端设备的重传次数。其次,本文针对LoRaWAN中扩频因子分配效率低和利用率低的问题,提出了扩频因子平衡算法,该算法是在LoRaWAN Class B接入过程的基础上,提出的一种基于广播信号的接入策略。本文从丢包率、能效、扩频因子分布变化这三个方面来分析扩频因子平衡算法的性能。仿真的实验结果表明,本文所设计的扩频因子平衡算法的性能更加优秀,有利于LoRaWAN在数据传输成功率、接入时延方面的提升。
【图文】：

应用场,场景,绪论,海量

第一章绪论逡逑第一章绪论逡逑题研究背景逡逑ＬＰＷＡＮ技术和应用场景逡逑ＰＷＡＮ邋（Ｌｏｗ邋Ｐｏｗｅｒ邋Ｗｉｄｅ邋Ａｒｅａ邋Ｎｅｔｗｏｒｋ），低功耗广域网络，专为满足低带宽、低距离、海量连接的物联网应用而设计ＬＰＷＡＮ包含多种技术，如Ｌ0Ｒａ（Ｌ0ｎｅ）、Ｓｉｇｆｏｘ邋和邋ＮＢ－ＩｏＴ邋（Ｎａｒｒｏｗ邋Ｂａｎｄ邋Ｉｎｔｅｒｎｅｔ邋ｏｆ邋Ｔｈｉｎｇｓ）等。ＬＰＷＡＮ邋技术的特点有）覆盖范围大，支持大范围的网络组建；逡逑）接入终端设备数量巨大，可以同时连接海量终端设备；逡逑３）功耗低，续航能力强，减少了更换电池的麻烦；逡逑４）传输速率低，ＬＰＷＡＮ传输的数据主要是传感数据和控制指令，这些数据对输速率的需求较低。逡逑

连接图,网络架构,终端设备,星形拓扑结构

—ＨＩ逡逑图２－１邋ＬｏＲａＷＡＮ网络架构逡逑ＬｏＲａＷＡＮ网络架构是一个典型的星形拓扑结构，如上图２－１所示，在这个星型拓逡逑扑结构中，ＬｏＲａＷＡＮ网关用于连接图中左侧的终端设备和右侧的中央服务器，相当于逡逑一个透明的中继。终端设各通过ＬｏＲａ调制技术向一个或者多个网关发送信息，网关接逡逑收到终端设备的信息之后，通过标准的ＩＰ连接发送至服务器，图中所有的设备均可以逡逑双向通信。逡逑２．１．２逦ＬｏＲａＷＡＮ设备分类逡逑ＬｏＲａＷＡＮ为保证终端设备能够适用于多种要求不同的应用场景，采用不同的设备逡逑分类来权衡网络中的下行通信延迟与终端设备的电池寿命。ＬｏＲａＷＡＮｌ．ＯＷ中列出了三逡逑类终端通信设备：逡逑１）双向通信的终端设备（ＣｌａｓｓＡ）逡逑Ｃｌａｓｓ邋Ａ的终端设备在上行传输结束后会打开两个下行的接收窗口，终端设备打开逡逑接收窗口的延时通过ＡＬＯＨＡ协议进行微调，，上行传输的时间是基于自身的数据传输需逡逑求。Ｃｌａｓｓ邋Ａ的终端设备与服务器、网关之间的下行通信在任何时候都只能再上行通信逡逑５逡逑
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TP391.44

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