隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣闊市場(chǎng)需求,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量呈現(xiàn)爆發(fā)式地增長(zhǎng)。海量設(shè)備連接需求促進(jìn)了低功耗廣覆蓋無(wú)線通信技術(shù)研究的發(fā)展。其中,LoRa無(wú)線通信技術(shù)由于其低功耗、廣覆蓋、非授權(quán)頻段、部署成本低等特點(diǎn),受到國(guó)內(nèi)外研究人員的廣泛關(guān)注。另一方面,廣闊牧場(chǎng)和地下室等特殊應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)LoRa的覆蓋范圍提出更高的要求。而無(wú)線中繼技術(shù)能夠有效的擴(kuò)大通信覆蓋范圍,提高邊緣用戶容量。因此,本文的研究重點(diǎn)是基于LoRa的無(wú)線中繼技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本文緒論部分首先介紹了與LoRa無(wú)線中繼技術(shù)相關(guān)研究現(xiàn)狀。在第二部分,對(duì)LoRa無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié),之后介紹了LoRa通信技術(shù)的MAC層協(xié)議和網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器通信協(xié)議。接著,詳細(xì)介紹了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),包括平面網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)及樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。然后,分析總結(jié)了常見(jiàn)無(wú)線路由協(xié)議的路由發(fā)現(xiàn)和維護(hù)過(guò)程。在第三部分,本文研究了基于LoRaWAN（LoRa Wide Area Network）標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及其他LoRa無(wú)線中繼網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),然后提出了一種基于LoRa網(wǎng)關(guān)的無(wú)線中繼網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上,對(duì)LoRa無(wú)線中繼網(wǎng)關(guān)的功能模塊進(jìn)行... 

【文章來(lái)源】：北京郵電大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖２－１?ＬｏＲａＷＡＮ協(xié)議分層圖??

ＣｌａｓｓＣ工作模式下，終端節(jié)點(diǎn)持續(xù)地監(jiān)聽(tīng)下行消息。該工作模式是有最大接??收時(shí)隙的終端雙向通訊，打開接收窗口的時(shí)間間隔很小，幾乎不間斷的接收消息，??通信方式如圖２－４所示。相比于Ｃｌａｓｓ?Ａ和ＣｌａｓｓＢ工作模式更耗能，但和服務(wù)器??交互的傳輸時(shí)延低。??￣ＴＸ￣?ＲＸ?￣Ｉ￣?????????？??圖２－４?ＣｌａｓｓＣ通信方式??２．１．３?ＬｏＲａ?Ｍａｃ?層協(xié)議??上行鏈路數(shù)據(jù)幀由終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)服務(wù)器。它由??前導(dǎo)碼（Ｐｒｅａｍｂｌｅ）、物理頭（ＰＨＤＲ）、物理頭ＣＲＣ?（ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ）、物理層??有效載荷（ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ）及ＣＲＣ組成。ＣＲＣ校驗(yàn)保證了發(fā)送和數(shù)據(jù)接收的一致??性［２８】。上行鏈路數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)如表２－４所示。??表２－４上行鏈路物理層幀結(jié)構(gòu)??Ｐｒｅａｍｂｌｅ?ＰＨＤＲ?ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ?ＣＲＣ??下行鏈路數(shù)據(jù)幀由服務(wù)器經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給終端節(jié)點(diǎn)。與上行鏈路不同的是，??每條消息僅通過(guò)一個(gè)網(wǎng)關(guān)中轉(zhuǎn)，且每條消息針對(duì)唯一的終端節(jié)點(diǎn)。下行鏈路的數(shù)??據(jù)幀結(jié)構(gòu)相比于上行鏈路差別僅在于是否包含ＣＲＣ校驗(yàn)，幀結(jié)構(gòu)如表２－５所示。??表２－５下行鏈路物理層幀結(jié)構(gòu)??Ｐｒｅａｍｂｌｅ?ＰＨＤＲ?ＰＨＤＲ＿ＣＲＣ?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ??在ＬｏＲａ物理層的上下行幀中都包含了?ＰＨＹＰａｙｌｏａｄ。該ＰＹＨ有效載荷的組??成包含ＭＡＣ頭部（ＭＨＤＲ）、可變長(zhǎng)字節(jié)的ＭＡＣ載荷（ＭＡＣＰａｙｌｏａｄ）以及用??于數(shù)據(jù)校驗(yàn)消息一致碼（ＭＩＣ）

／??＇Ｎ??ＵＤＰ字節(jié)流??Ｖ??ｙ??７＼??ｆ?＇Ｎ??底層協(xié)議??Ｖ???＼?Ｊ??圖２－７ＬｏＲａＷＡＮ網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧??與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)都是基于ＵＤＰ傳輸，為了保持和ＵＤＰ端報(bào)收到的節(jié)點(diǎn)信息外，網(wǎng)關(guān)會(huì)定期上報(bào)狀態(tài)信息。網(wǎng)關(guān)上報(bào)信Ｌｉｎｕｘ主機(jī)生成，上行和下行端口號(hào)一致。網(wǎng)關(guān)與服務(wù)器的通信種：ＰＵＳＨ＿ＤＡＴＡ、ＰＵＳＨ＿ＡＣＫ、ＰＵＳＨ—ＤＡＴＡ、ＰＵＬＬ—ＡＣＫ?和?ＰＵ心跳數(shù)據(jù)協(xié)議??將定時(shí)發(fā)送ＰＵＬＬ＿ＤＡＴＡ消息給服務(wù)器，使得服務(wù)器防火墻保時(shí)，也是為提醒服務(wù)器應(yīng)該向網(wǎng)關(guān)的哪個(gè)ＵＤＰ端口發(fā)送ＰＵＬＬＬＬ＿ＤＡＴＡ的發(fā)送周期由網(wǎng)關(guān)決定。具體數(shù)據(jù)傳輸流程如圖２－８ＬｏＲａ網(wǎng)關(guān)?ＬｃＲｓ璲織??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[3]基于Leach協(xié)議的主備簇首選舉算法研究[D]. 岳絢.蘭州大學(xué) 2018
[4]無(wú)線LoRa在輸電線路監(jiān)測(cè)中的組網(wǎng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 陳倫斌.西安理工大學(xué) 2017
[5]面向廣域覆蓋的無(wú)線傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 趙少行.北京郵電大學(xué) 2017
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本文編號(hào)：3417144