【摘要】：近年來,隨著蜂窩網(wǎng)技術(shù)和低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的日益成熟,機(jī)器與機(jī)器(Machine to Machine,M2M)之間的通信得到了快速的發(fā)展,各種M2M服務(wù)應(yīng)用也應(yīng)運(yùn)而生。然而由于M2M通信終端數(shù)量巨大,當(dāng)大量M2M終端同時(shí)發(fā)起隨機(jī)接入請求必然引起沖突碰撞、網(wǎng)絡(luò)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(jī)接入控制算法,從接入率與時(shí)延方面入手,利用分組和動(dòng)態(tài)分配資源的方法提高接入率、降低時(shí)延和能量消耗。本文主要工作包括以下三個(gè)方面:(1)提出了一種基于M2M終端分組隨機(jī)接入控制的算法。根據(jù)能量消耗的快慢對機(jī)器終端進(jìn)行分組,并對組設(shè)定優(yōu)先級(jí),能量消耗越快,其優(yōu)先級(jí)越高,優(yōu)先級(jí)高的組終端優(yōu)先分配隨機(jī)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(shí)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(jī)接入控制算法。通過馬爾科夫模型估計(jì)當(dāng)前幀發(fā)起接入請求的終端數(shù)目,并采用退避機(jī)制將有限的隨機(jī)接入資源最大化分配個(gè)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(jī)接入資源利用率。(3)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了基于Lora的隨機(jī)接入控制實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了Lora終端對小區(qū)內(nèi)溫濕度進(jìn)行采集并上傳至Lora網(wǎng)關(guān),Lora網(wǎng)關(guān)執(zhí)行接入控制、資源分配等功能,并將信息上傳至業(yè)務(wù)服務(wù)器。經(jīng)過實(shí)測證明,本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)性能穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN929.5
【圖文】：

（1）Lora 終端Lora終端內(nèi)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(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、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(kuò)展接口：ADC；SPI；IIC；GPIO，支持LoraWAA/C 協(xié)議產(chǎn)品應(yīng)用范圍為：Lora/LoraWAN 終端節(jié)點(diǎn)、物聯(lián)網(wǎng)、抄表集中器、工業(yè)控制、報(bào)系統(tǒng)。

Lora 網(wǎng)關(guān)內(nèi)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(guān)模塊針對感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、嵌入式等應(yīng)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(rèn)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(guān)，多頻段選擇：434MHz、470MHz、780MHz、868MHz、915MHz可編程并行解調(diào)路徑，嵌入 1 個(gè) GFSK 解調(diào)器和 49 個(gè) Lora 解調(diào)器，自動(dòng)自適應(yīng)擴(kuò)，每個(gè)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(yīng)用范圍：Lora/LoraWAN 網(wǎng)關(guān)、物聯(lián)網(wǎng)、抄表集中器、工業(yè)控制集中器、安全警網(wǎng)關(guān)、LPWAN 基礎(chǔ)基站。

圖 5.9 業(yè)務(wù)服務(wù)器實(shí)物圖器模塊及功能介紹。如圖 5.10 所示，業(yè)務(wù)服務(wù)器主要功能可以為以下應(yīng)用管理模塊、網(wǎng)絡(luò)管理模塊、文檔資料。通信接口模塊3網(wǎng)關(guān)管理模塊 應(yīng)用管理模塊 網(wǎng)絡(luò)管理模塊 文檔資料網(wǎng)關(guān)詳情 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)消息網(wǎng)關(guān)配置添加LoRa終端信道規(guī)劃 信號(hào)質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)負(fù)載容量計(jì)算節(jié)點(diǎn)資料 網(wǎng)關(guān)資料

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 雷舒培;熊勇;楊秀梅;;長期演進(jìn)系統(tǒng)中隨機(jī)接入信號(hào)的產(chǎn)生方法[J];計(jì)算機(jī)工程;2011年13期

2 何琴;吳俊;;WCDMA隨機(jī)接入過程的一種優(yōu)化實(shí)現(xiàn)方案[J];測控技術(shù);2010年03期

3 任斌;別志松;吳文禮;;一種新的基于特征序列的隨機(jī)接入機(jī)制[J];通信技術(shù);2009年01期

4 閻英;楊龍麟;;同步隨機(jī)接入中信息傳送的研究[J];通信技術(shù);2007年12期

5 袁乃華;米糧川;郁鵬;;采用STBC技術(shù)提高TD-SCDMA系統(tǒng)的隨機(jī)接入性能[J];電信技術(shù);2006年08期

6 顧雪琳;田輝;楊寧;張平;;一種基于業(yè)務(wù)區(qū)分的隨機(jī)接入方案[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào);2006年05期

7 龍威,謝瑞和,林孝康;分優(yōu)先級(jí)隨機(jī)接入控制算法[J];華中理工大學(xué)學(xué)報(bào);1999年07期

8 別志松;王伶;吳偉陵;;交織多址單步隨機(jī)接入[J];北京郵電大學(xué)學(xué)報(bào);2007年05期

9 李明,熊思民,張德民;TD-SCDMA隨機(jī)接入信道的分析[J];無線電通信技術(shù);2001年04期

10 高巖;徐筱麟;;WCDMA分組隨機(jī)接入機(jī)制的分析與實(shí)現(xiàn)[J];軍事通信技術(shù);2001年02期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 林鵬;;衛(wèi)星隨機(jī)接入?yún)f(xié)議發(fā)展研究[A];第十三屆衛(wèi)星通信學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2017年

2 張華;孫璇;李源;白承灝;;TD-LTE PRACH規(guī)劃設(shè)計(jì)要點(diǎn)[A];2013LTE網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)論文集[C];2013年

3 張炎炎;趙旭凇;胡恒杰;李懿;;LTE-Advanced中的Relay技術(shù)研究[A];“2012TD-LTE網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)”論文集[C];2012年

4 劉濤;董江波;劉瑋;任冶冰;;NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的一種容量估算方法[A];面向5G的LTE網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新研討會(huì)（2017）論文集[C];2017年

5 劉培杰;閆迪;王彭;;隨機(jī)接入用于天地一體化航天測控網(wǎng)建設(shè)構(gòu)想[A];2018軟件定義衛(wèi)星高峰論壇會(huì)議摘要集[C];2018年

6 李沙茹拉;王玉琛;臧臣瑞;;4G廣域場景覆蓋手段探討[A];《內(nèi)蒙古通信》2016年第4期[C];2016年

7 饒棟;劉榮朵;;M2M中分布式接入等級(jí)阻塞方案[A];2013全國無線及移動(dòng)通信學(xué)術(shù)大會(huì)論文集（下）[C];2013年

8 鄭邦勝;;淺析TD-LTE系統(tǒng)的切換原理[A];《IT時(shí)代周刊》論文專版（第317期）[C];2015年

9 陳宗明;張鯤;鄭寶玉;;無線網(wǎng)絡(luò)中的沖突解決技術(shù)研究[A];現(xiàn)代通信理論與信號(hào)處理進(jìn)展——2003年通信理論與信號(hào)處理年會(huì)論文集[C];2003年

10 邢劍卿;黃陳橫;;3GPP NB-IoT空口容量淺析[A];2016廣東蜂窩物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展論壇�？痆C];2016年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前6條

1 文琪邋李樂民;LTE物理層標(biāo)準(zhǔn)化：穩(wěn)健開展 打造競爭力[N];人民郵電;2008年

2 ;LTE：更優(yōu)化的無線通信技術(shù)[N];人民郵電;2010年

3 中國聯(lián)通北京分公司移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)維護(hù)部網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化室 宋捷邋李菲;網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提升GSM用戶感受[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2007年

4 ;GSM網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方案探討[N];人民郵電;2003年

5 安立公司 劉波;來自WCDMA射頻測試的挑戰(zhàn)[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2003年

6 高文;CDMA手機(jī)“綠色”的奧秘[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2001年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 張兆豐;移動(dòng)隨機(jī)接入研究[D];華南理工大學(xué);2003年

2 黃銚;無線網(wǎng)絡(luò)接入控制策略研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

3 伍亞麗;基于大規(guī)模M2M隨機(jī)接入的上行資源分配方法研究[D];北京郵電大學(xué);2017年

4 趙琳琳;隨機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)有效容量與調(diào)度算法研究[D];吉林大學(xué);2017年

5 何異舟;下一代衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

6 李靜葉;認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)中資源管理的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2014年

7 楊柳;無線隨機(jī)接入前導(dǎo)碼管理、流量控制與數(shù)據(jù)包捕獲研究[D];西南交通大學(xué);2013年

8 孫俊;無線網(wǎng)絡(luò)干擾管理的信息論研究[D];華中科技大學(xué);2013年

9 陳禹;LTE TDD物理層過程關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

10 江帆;移動(dòng)通信系統(tǒng)中協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 邵振亞;機(jī)器類通信中的大規(guī)模接入方法研究[D];南京郵電大學(xué);2018年

2 馮亞麗;基于CRDSA的衛(wèi)星隨機(jī)接入與控制方案研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

3 陸宇;M2M隨機(jī)接入控制算法研究[D];南京郵電大學(xué);2018年

4 李曉潔;大規(guī)模MIMO系統(tǒng)下的導(dǎo)頻隨機(jī)接入方案[D];西安電子科技大學(xué);2018年

5 李蟬;基于LTE的M2M隨機(jī)接入沖突檢測與解決方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2018年

6 高琦;高速鐵路環(huán)境下LTE隨機(jī)接入算法研究[D];蘭州交通大學(xué);2018年

7 朱虹;LTE-A終端軟基帶的接入技術(shù)研究[D];湖南大學(xué);2016年

8 黃辰;TD-LTE系統(tǒng)隨機(jī)接入過程性能估計(jì)和優(yōu)化[D];北京郵電大學(xué);2013年

9 趙越;大規(guī)模MIMO隨機(jī)接入信道的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];東南大學(xué);2018年

10 關(guān)鳳瑜;傳輸時(shí)限約束下的隨機(jī)接入研究[D];南京理工大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2783631