基于LoRa技术的无线传感器网络研究与认证设计

发布时间：2021-05-12 12:22

　　无线传感器网络融合了计算机技术、传感器技术、嵌入式技术和无线通信技术,在国防军事、工业控制和环境监测等领域都有着广泛的应用。借助于无线通信技术的快速发展,涌现出越来越多的新兴技术,使得远距离、低功耗、低成本的无线传感器网络研究和应用成为可能。LoRa是近年来出现的一种超远距离传输、低功耗、低成本、抗干扰性强的无线通信技术,适合于定位跟踪、数据采集领域,可以很好地应用于无线传感器网络的组网通信。根据对LoRa技术特点和战场侦察系统需求的分析,通过对比几种常见的无线通信技术,本文提出了基于LoRa技术的无线传感器网络,应用于军事环境下的战场侦察。本文首先对LoRa技术的原理和特点进行了分析,与传统无线通信技术相比,LoRa技术最突出的特点是在兼具超远距离传输和低功耗的同时,还拥有很强的抗干扰能力,可以弥补传统无线传感器网络物理层的不足。然后重点分析了LoRa物理层,包括采用的调制解调技术、传输机制等,以及LoRa协议标准LoRaWAN的网络架构、通讯协议和安全机制。指出了该协议复杂度较高、可扩展性较差,且安全机制存在漏洞,并不适用于LoRa无线传感器网络。因此,本文在提出了LoRa无线传感... 

【文章来源】：中国电子科技集团公司电子科学研究院北京市

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 几种无线通信技术对比分析
    1.3 基于LoRa技术的无线传感器网络
    1.4 无线传感器网络
        1.4.1 无线传感器网络结构及特点
        1.4.2 无线传感器网络路由协议
        1.4.3 无线传感器网络安全问题
    1.5 研究内容及组织架构
第二章 LoRa及 LoRaWAN技术
    2.1 LoRa物理层
    2.2 LoRaWAN
        2.2.1 LoRaWAN终端工作模式
        2.2.2 LoRaWAN物理帧格式
        2.2.3 LoRaWAN MAC层帧格式
        2.2.4 LoRaWAN1.0.2 终端激活
    2.3 LoRaWAN安全
        2.3.1 LoRaWAN安全机制
        2.3.2 LoRaWAN安全问题
    2.4 本章小结
第三章 网络整体架构及路由协议设计
    3.1 网络整体架构设计
        3.1.1 战场侦察传感系统需求
        3.1.2 整体架构及功能设计
    3.2 路由协议设计
        3.2.1 LEACH路由协议分析
        3.2.2 协议优缺点分析
        3.2.3 LEACH路由协议改进
        3.2.4 性能分析
        3.2.5 仿真与结果分析
    3.3 本章小结
第四章 安全认证方案设计
    4.1 安全认证机制比较与选择
        4.1.1 安全认证机制比较分析
        4.1.2 安全认证机制选择
    4.2 安全认证方案设计
        4.2.1 网络模型及符号定义
        4.2.2 初始化阶段认证
        4.2.3 稳定阶段认证
    4.3 安全性分析与对比
        4.3.1 安全性分析
        4.3.2 安全性对比
    4.4 本章小结
第五章 演示系统设计及验证
    5.1 终端元器件选型
        5.1.1 微处理器芯片选型
        5.1.2 LoRa芯片及模块选型
    5.2 终端硬件设计
        5.2.1 电源电路设计
        5.2.2 主控及无线模块电路设计
        5.2.3 外围辅助及接口电路设计
        5.2.4 终端PCB设计及简易实物图
    5.3 终端软件设计
        5.3.1 开发平台
        5.3.2 软件设计
    5.4 演示系统搭建
    5.5 系统功能测试和认证方案验证
        5.5.1 通信及组网功能测试
        5.5.2 安全认证方案验证
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
致谢
在学期间发表的学术论文及取得的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于信誉评价机制的LoRa物联网安全架构[J]. 杨阳,王运兵,唐六华,刘昕.  计算机与数字工程. 2019(02)
[2]电信运营商基于LoRaWAN的城域物联网组网方案[J]. 王佳庆.  电信工程技术与标准化. 2018(11)
[3]LoRaWAN协议分析及安全性研究现状[J]. 李彤,李博,常成,陈寒逸.  单片机与嵌入式系统应用. 2018(11)
[4]Semtech以新一代LoRa平台支持物联网未来发展[J]. 胡霞.  电信工程技术与标准化. 2018(02)
[5]低功耗远距离无线通信技术及其军事应用分析[J]. 刘磊,孙超山.  通信技术. 2018(02)
[6]基于LoRa技术的电力抄表模块研究[J]. 王于波,李延,秦理想,李胜芳,王凤弟.  国外电子测量技术. 2018(01)
[7]地面战场侦察传感器系统分析研究[J]. 张文强,周彪,赵博林,苏浩.  舰船电子工程. 2017(09)
[8]低功耗广域物联网市场竞争及发展路径研究[J]. 赵小飞.  电信网技术. 2017(05)
[9]无线传感器网络安全技术综述[J]. 贾志松.  网络安全技术与应用. 2017(03)
[10]无线传感器网络攻击与安全路由协议综述[J]. 孙婷婷,刘雅举.  通讯世界. 2017(04)

硕士论文
[1]基于LoRa的无线自组网MAC协议研究[D]. 柳永波.西安电子科技大学 2017



本文编号：3183408