LoRa物联网MAC协议研究

发布时间：2024-05-08 02:32

　　随着物联网(Internet of Things,IoT)的不断发展,特别是在智能电网、智能交通和智能农业等应用不断出现的背景下,建立大规模可靠的广域低功耗无线网络是至关重要的。在传统通信技术无法满足需求的情况下,LPWAN(Low Power Wide Area Network,广域低功耗)技术中一种较具有应用前景的物理层技术——LoRa因其较远的通信距离和较强的抗干扰能力,越来越受到学术界和工业界的关注。另一方面,未来IoT所面临的重大挑战是,如何高效处理网络中不断增长的设备数量和业务量,以及日益丰富的流量类型。为了应对这种挑战,设计高效的MAC(Medium Access Control,介质接入控制)协议具有重要的意义。由于目前应用于LoRa网络中的MAC协议——基于ALOHA的LoRaWAN协议无法很好地应对这些挑战,所以在LoRa网络中使用更高效的MAC协议势在必行。因此,本文研究适用于高业务量和多节点数情景的LoRa网络MAC协议。论文主要研究内容如下:首先,本文对LoRa网络进行了建模,包括链路测量模型、链路性能模型和业务流量模型。然后,本文基于离散事件仿真器NS3设计...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要内容及结构
第二章 LoRa物联网技术简介
    2.1 LoRa物理层
        2.1.1 LoRa调制原理
        2.1.2 LoRa物理层帧结构
    2.2 LoRa网络MAC协议LoRaWAN
        2.2.1 拓扑结构和设备类别
        2.2.2 MAC帧结构和MAC命令
        2.2.3 频带
    2.3 小结
第三章 LoRa网络仿真建模
    3.1 LoRa网络建模
        3.1.1 链路测量模型
        3.1.2 链路性能模型
        3.1.3 应用模型
    3.2 基于NS3的LoRa仿真模块设计
        3.2.1 NS3 软件简介
        3.2.2 LoRa仿真模块结构
        3.2.3 LoRa应用层子模块
        3.2.4 LoRa MAC层子模块
        3.2.5 LoRa物理层子模块
        3.2.6 信道子模块
        3.2.7 其他子模块
    3.3 基于ALOHA的 LoRa MAC协议仿真
    3.4 本章小结
第四章 基于DQ的 LoRa网络MAC协议设计与仿真
    4.1 DQ协议概述
    4.2 协议设计
        4.2.1 冲突分解队列(CRQ)
        4.2.2 数据传输队列(DTQ)
    4.3 吞吐率分析
    4.4 仿真结果与分析
    4.5 本章小结
第五章 基于CSMA/CA的 LoRa网络MAC协议设计与仿真
    5.1 CSMA协议概述
    5.2 协议设计
    5.3 协议分析
        5.3.1 模型假设和近似
        5.3.2 节点状态模型
        5.3.3 信道状态模型
        5.3.4 吞吐率分析
    5.4 仿真结果与分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3967363