【摘要】：大規(guī)模終端節(jié)點部署的網(wǎng)絡資源分配是LoRaWAN研究的熱點。其中,擴頻因子是LoRaWAN網(wǎng)絡中最重要的資源參數(shù)之一,它影響著數(shù)據(jù)的傳輸速率、傳輸時間及傳輸距離。因此,通過構建資源分配方案為終端節(jié)點分配擴頻因子對網(wǎng)絡性能的提升具有重要的意義。本文以提高網(wǎng)絡的可靠性為目的,結合資源共享的跨層設計思想,提出了一種基于LoRaWAN網(wǎng)絡的擴頻因子分配方法。本文的主要工作如下:1.通過分析LoRaWAN協(xié)議及擴頻因子的特點,設計了一種基于LoRaWAN網(wǎng)絡的擴頻因子分配方法。該方法結合跨層設計的思想,在路徑損耗約束下完成擴頻因子初始分配;通過分析LoRaWAN的傳輸特性,構建數(shù)據(jù)傳輸成功率與擴頻因子之間的關系模型,結合擴頻因子比例分配策略,獲取優(yōu)化過的擴頻因子比例集;利用LoRa-FDF擴頻因子分配機制調整終端節(jié)點的擴頻因子,提高網(wǎng)絡的可靠性。2.通過分析LoRaWAN分層體系結構,結合跨層設計實現(xiàn)LoRaWAN終端節(jié)點的軟件服務與功能,包括數(shù)據(jù)組幀、解幀、設備資源參數(shù)配置的MAC層數(shù)據(jù)服務,包括鏈路狀態(tài)檢測、設備入網(wǎng)的MAC層管理服務。在這些服務的基礎上,完成設備狀態(tài)切換模塊、跨層功率控制模塊、帶寬及編碼率選擇模塊和資源共享庫的設計與實現(xiàn)。在完成擴頻因子配置后,節(jié)點能夠根據(jù)自身情況選擇最佳的帶寬、編碼率及功率,性能得到進一步優(yōu)化。3.本文搭建LoRaSim仿真環(huán)境,將本文提出的擴頻因子分配方法與現(xiàn)有的EXP-LoRa,min-Distance及min-AirTime方法進行對比,結果表明數(shù)據(jù)傳輸成功率提高了5%~20%,吞吐量提高了33%~50%。接著,本文對終端節(jié)點軟件功能進行測試,確保設備狀態(tài)切換、功率控制、帶寬及編碼率選擇等功能模塊設計的正確性。最后,在真實網(wǎng)絡環(huán)境中進行本文方法的測試,得到數(shù)據(jù)傳輸成功率與仿真結果相比誤差在1~2%內(nèi),兩種結果接近,達到了預期效果。
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.44;TN92

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本文編號：2677590