【摘要】：近年來,隨著蜂窩網(wǎng)技術和低功耗廣域網(wǎng)技術的日益成熟,機器與機器(Machine to Machine,M2M)之間的通信得到了快速的發(fā)展,各種M2M服務應用也應運而生。然而由于M2M通信終端數(shù)量巨大,當大量M2M終端同時發(fā)起隨機接入請求必然引起沖突碰撞、網(wǎng)絡擁塞、延遲過度等問題。為了解決這些問題,本文提出了多種M2M隨機接入控制算法,從接入率與時延方面入手,利用分組和動態(tài)分配資源的方法提高接入率、降低時延和能量消耗。本文主要工作包括以下三個方面:(1)提出了一種基于M2M終端分組隨機接入控制的算法。根據(jù)能量消耗的快慢對機器終端進行分組,并對組設定優(yōu)先級,能量消耗越快,其優(yōu)先級越高,優(yōu)先級高的組終端優(yōu)先分配隨機接入資源。通過仿真表明,該方法能夠有效地降低阻塞率、降低時延、提高終端接入率和接入能量效率。(2)提出了一種基于馬爾科夫模型的M2M隨機接入控制算法。通過馬爾科夫模型估計當前幀發(fā)起接入請求的終端數(shù)目,并采用退避機制將有限的隨機接入資源最大化分配個發(fā)起接入請求的M2M終端。通過仿真表明,該方法可以有效降低碰撞發(fā)生的概率、提高系統(tǒng)的接入率和系統(tǒng)隨機接入資源利用率。(3)設計與實現(xiàn)了基于Lora的隨機接入控制實驗驗證系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要實現(xiàn)了Lora終端對小區(qū)內溫濕度進行采集并上傳至Lora網(wǎng)關,Lora網(wǎng)關執(zhí)行接入控制、資源分配等功能,并將信息上傳至業(yè)務服務器。經(jīng)過實測證明,本實驗系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

（1）Lora 終端Lora終端內嵌QBIA-00201 模塊，QBIA-00201 模塊的射頻芯片采用的是Semtech的Lora 芯片SX1278，主控芯片采用STM32L151，是一款低功耗、低成本、小體積的LoraWAN 模塊。主要應用于物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡、嵌入式等低功耗需求的場景如圖5.6所示，其模塊產(chǎn)品描述為：小體積：23mmX28mm，33PIN SMT 郵票孔低功耗：休眠模式下電流低至1.45uA，工作頻段：470MHz，RF 性能：470MHz，發(fā)18dBm 電流100mA，接收靈敏度-139dBm（SF12 、帶寬125KHz）通信接口：SPI/USART/I2C/USB，擴展接口：ADC；SPI；IIC；GPIO，支持LoraWAA/C 協(xié)議產(chǎn)品應用范圍為：Lora/LoraWAN 終端節(jié)點、物聯(lián)網(wǎng)、抄表集中器、工業(yè)控制、報系統(tǒng)。

Lora 網(wǎng)關內嵌 QBIA-02102 �？�，QBIA-02102 是一款高性能、小體積的 Lora/LoraWA模塊，核心芯片產(chǎn)用的是 Semtech 公司 SX1301。本款 Lora/LoraWAN 網(wǎng)關模塊針對感器網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式等應用場景，可以 幫助客戶快速完成其 Lora/LoraWAN 網(wǎng)。模塊支持 434Mhz、470-510Mhz、780Mhz、868MHz 和 915MHz 多頻段，產(chǎn)品默認510Mhz 頻段，可根據(jù)用戶需求定制所需頻段的產(chǎn)品。如圖 5.7 所示，其產(chǎn)品描述為：小體積：63mmX40mm，可選 16 針 DIP 接口或 US封裝，更容易集成到網(wǎng)關，多頻段選擇：434MHz、470MHz、780MHz、868MHz、915MHz可編程并行解調路徑，嵌入 1 個 GFSK 解調器和 49 個 Lora 解調器，自動自適應擴，每個通道 SF7 至 SF12 可選，最大輸出功率 27dBm，通信接口：SPI 或 USB，用 的 GPSPPS 輸 入 ， 保 留 給 LoraWANClassB 協(xié) 議 ， +5V 單 電 源 供 電 ， 支 ANClassA,ClassBandClassC 協(xié)議產(chǎn)品應用范圍：Lora/LoraWAN 網(wǎng)關、物聯(lián)網(wǎng)、抄表集中器、工業(yè)控制集中器、安全警網(wǎng)關、LPWAN 基礎基站。

圖 5.9 業(yè)務服務器實物圖器模塊及功能介紹。如圖 5.10 所示，業(yè)務服務器主要功能可以為以下應用管理模塊、網(wǎng)絡管理模塊、文檔資料。通信接口模塊3網(wǎng)關管理模塊 應用管理模塊 網(wǎng)絡管理模塊 文檔資料網(wǎng)關詳情 數(shù)據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)消息網(wǎng)關配置添加LoRa終端信道規(guī)劃 信號質量網(wǎng)絡負載容量計算節(jié)點資料 網(wǎng)關資料

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本文編號：2783631