面向物联网应用的无线中继技术的设计与实现
发布时间：2021-10-01 03:35
随着物联网的广阔市场需求,物联网设备数量呈现爆发式地增长。海量设备连接需求促进了低功耗广覆盖无线通信技术研究的发展。其中,LoRa无线通信技术由于其低功耗、广覆盖、非授权频段、部署成本低等特点,受到国内外研究人员的广泛关注。另一方面,广阔牧场和地下室等特殊应用场景对LoRa的覆盖范围提出更高的要求。而无线中继技术能够有效的扩大通信覆盖范围,提高边缘用户容量。因此,本文的研究重点是基于LoRa的无线中继技术的设计与实现。本文绪论部分首先介绍了与LoRa无线中继技术相关研究现状。在第二部分,对LoRa无线通信技术进行简要总结,之后介绍了LoRa通信技术的MAC层协议和网关与服务器通信协议。接着,详细介绍了无线传感网络中常见的网络拓扑结构,包括平面网络拓扑结构、链式拓扑结构及树型拓扑结构,并分析了各自的优缺点。然后,分析总结了常见无线路由协议的路由发现和维护过程。在第三部分,本文研究了基于LoRaWAN（LoRa Wide Area Network）标准的网络架构及其他LoRa无线中继网络架构,然后提出了一种基于LoRa网关的无线中继网络架构。在此基础上,对LoRa无线中继网关的功能模块进行...
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＬｏＲａＷＡＮ协议分层图??
ＣｌａｓｓＣ工作模式下，终端节点持续地监听下行消息。该工作模式是有最大接??收时隙的终端双向通讯，打开接收窗口的时间间隔很小，几乎不间断的接收消息，??通信方式如图２－４所示。相比于Ｃｌａｓｓ?Ａ和ＣｌａｓｓＢ工作模式更耗能，但和服务器??交互的传输时延低。??￣ＴＸ￣?ＲＸ?￣Ｉ￣?????????？??图２－４?ＣｌａｓｓＣ通信方式??２．１．３?ＬｏＲａ?Ｍａｃ?层协议??上行链路数据帧由终端节点发送经过一个或多个网关转发到达服务器。它由??前导码（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、物理头（ＰＨＤＲ）、物理头ＣＲＣ?（ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ）、物理层??有效载荷（ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ）及ＣＲＣ组成。ＣＲＣ校验保证了发送和数据接收的一致??性［２８】。上行链路数据帧结构如表２－４所示。??表２－４上行链路物理层帧结构??Ｐｒｅａｍｂｌｅ?ＰＨＤＲ?ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ?ＣＲＣ??下行链路数据帧由服务器经过网关转发给终端节点。与上行链路不同的是，??每条消息仅通过一个网关中转，且每条消息针对唯一的终端节点。下行链路的数??据帧结构相比于上行链路差别仅在于是否包含ＣＲＣ校验，帧结构如表２－５所示。??表２－５下行链路物理层帧结构??Ｐｒｅａｍｂｌｅ?ＰＨＤＲ?ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ??在ＬｏＲａ物理层的上下行帧中都包含了?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ。该ＰＹＨ有效载荷的组??成包含ＭＡＣ头部（ＭＨＤＲ）、可变长字节的ＭＡＣ载荷（ＭＡＣＰａｙｌｏａｄ）以及用??于数据校验消息一致码（ＭＩＣ）
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【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络中定向扩散路由协议的研究[J]. 尹中康,孙恩岩,王传云,谭明爵. 物联网技术. 2018(08)
[2]802.11s无线mesh网络研究进展与挑战[J]. 张牧,严军荣. 计算机工程与应用. 2010(22)
博士论文
[1]基于多速率和认知的无线Mesh网络关键技术研究[D]. 李保罡.北京邮电大学 2012
硕士论文
[1]基于LoRa技术的油田井口仪表数据传输研究与实现[D]. 韩佳佳.西安石油大学 2018
[2]面向广域覆盖应用的云服务设计与实现[D]. 朱文瑜.北京邮电大学 2018
[3]基于Leach协议的主备簇首选举算法研究[D]. 岳绚.兰州大学 2018
[4]无线LoRa在输电线路监测中的组网设计与实现[D]. 陈伦斌.西安理工大学 2017
[5]面向广域覆盖的无线传输关键技术研究与实现[D]. 赵少行.北京邮电大学 2017
[6]面向用电信息采集的无线传感器网络路由优化算法研究[D]. 丁伟.华北电力大学(北京) 2016
[7]基于Mesh的高压输电线路监测通信系统研究[D]. 张华芳子.华北电力大学 2013
[8]基于IEEE802.11s的HWMP协议研究与改进[D]. 王亚舟.北京邮电大学 2012
本文编号：3417144
【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１?ＬｏＲａＷＡＮ协议分层图??
ＣｌａｓｓＣ工作模式下，终端节点持续地监听下行消息。该工作模式是有最大接??收时隙的终端双向通讯，打开接收窗口的时间间隔很小，几乎不间断的接收消息，??通信方式如图２－４所示。相比于Ｃｌａｓｓ?Ａ和ＣｌａｓｓＢ工作模式更耗能，但和服务器??交互的传输时延低。??￣ＴＸ￣?ＲＸ?￣Ｉ￣?????????？??图２－４?ＣｌａｓｓＣ通信方式??２．１．３?ＬｏＲａ?Ｍａｃ?层协议??上行链路数据帧由终端节点发送经过一个或多个网关转发到达服务器。它由??前导码（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、物理头（ＰＨＤＲ）、物理头ＣＲＣ?（ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ）、物理层??有效载荷（ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ）及ＣＲＣ组成。ＣＲＣ校验保证了发送和数据接收的一致??性［２８】。上行链路数据帧结构如表２－４所示。??表２－４上行链路物理层帧结构??Ｐｒｅａｍｂｌｅ?ＰＨＤＲ?ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ?ＣＲＣ??下行链路数据帧由服务器经过网关转发给终端节点。与上行链路不同的是，??每条消息仅通过一个网关中转，且每条消息针对唯一的终端节点。下行链路的数??据帧结构相比于上行链路差别仅在于是否包含ＣＲＣ校验，帧结构如表２－５所示。??表２－５下行链路物理层帧结构??Ｐｒｅａｍｂｌｅ?ＰＨＤＲ?ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ??在ＬｏＲａ物理层的上下行帧中都包含了?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ。该ＰＹＨ有效载荷的组??成包含ＭＡＣ头部（ＭＨＤＲ）、可变长字节的ＭＡＣ载荷（ＭＡＣＰａｙｌｏａｄ）以及用??于数据校验消息一致码（ＭＩＣ）
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【参考文献】：
期刊论文
[1]无线传感器网络中定向扩散路由协议的研究[J]. 尹中康,孙恩岩,王传云,谭明爵. 物联网技术. 2018(08)
[2]802.11s无线mesh网络研究进展与挑战[J]. 张牧,严军荣. 计算机工程与应用. 2010(22)
博士论文
[1]基于多速率和认知的无线Mesh网络关键技术研究[D]. 李保罡.北京邮电大学 2012
硕士论文
[1]基于LoRa技术的油田井口仪表数据传输研究与实现[D]. 韩佳佳.西安石油大学 2018
[2]面向广域覆盖应用的云服务设计与实现[D]. 朱文瑜.北京邮电大学 2018
[3]基于Leach协议的主备簇首选举算法研究[D]. 岳绚.兰州大学 2018
[4]无线LoRa在输电线路监测中的组网设计与实现[D]. 陈伦斌.西安理工大学 2017
[5]面向广域覆盖的无线传输关键技术研究与实现[D]. 赵少行.北京邮电大学 2017
[6]面向用电信息采集的无线传感器网络路由优化算法研究[D]. 丁伟.华北电力大学(北京) 2016
[7]基于Mesh的高压输电线路监测通信系统研究[D]. 张华芳子.华北电力大学 2013
[8]基于IEEE802.11s的HWMP协议研究与改进[D]. 王亚舟.北京邮电大学 2012
本文编号：3417144
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