隨著世界各國政府和企業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things,Io T）行業(yè)的大力支持和投入,物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)被急速地催生。本論文主要在傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的基礎上,對低功耗廣域網(wǎng)（Low Power Wide Area Network,LPWAN）技術(shù)和Lo Ra（Long Range）技術(shù)進行研究分析,結(jié)合邊緣計算,設計并實現(xiàn)一套基于Lo Ra的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),解決了傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應用遠距離和低功耗不可兼得的難題,同時,通過增強系統(tǒng)邊緣側(cè)的智能化實現(xiàn)大規(guī)模無線傳感器的信息獲取、數(shù)據(jù)處理和存儲,從而減小云計算中心的計算壓力。本文主要完成以下工作內(nèi)容:（1）研究分析LPWAN技術(shù)、Lo Ra技術(shù)以及邊緣計算的原理、特點與發(fā)展。LPWAN技術(shù)具備廣覆蓋、低功耗、低成本、大接入等特點,且已作為物聯(lián)網(wǎng)連接的首選技術(shù)之一,其中Lo Ra是LPWAN中發(fā)展比較快、相對比較成熟的技術(shù),引入邊緣計算可使得系統(tǒng)更加高效地處理邊緣數(shù)據(jù)。（2）智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。首先根據(jù)各個應用模塊的功能設計系統(tǒng)的整體架構(gòu),將系統(tǒng)劃分為節(jié)點、網(wǎng)關和服務器三部分;然后完成節(jié)點與網(wǎng)關的硬件設計,包括器件選型、電路設計和印... 

【文章來源】：深圳大學廣東省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

擴頻通信流程圖

增加信號帶寬可提升數(shù)據(jù)傳輸速率，但接收靈敏度會隨之下降。編碼率：為了保證通信質(zhì)量，采用循環(huán)糾錯編碼對數(shù)據(jù)進行檢測與糾錯。主要有4/5、4/6、4/7和4/8四種編碼率。隨著編碼率的增加，數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定可靠，但也因此會產(chǎn)生相對更多的傳輸開銷。（3）LoRa數(shù)據(jù)包格式LoRa的數(shù)據(jù)包主要有隱式和顯式兩種數(shù)據(jù)包格式，均是由前導碼、可選報頭、有效負載三部分組成，數(shù)據(jù)包顯式與隱式格式的區(qū)別主要體現(xiàn)在報頭部分，顯式數(shù)據(jù)包的報頭包含有負載長度、CRC（CyclicRedundancyCheck）等信息，顯式數(shù)據(jù)包的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示。圖2-3LoRa的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)前導碼長度設置范圍在6~65535之間，默認情況下前導碼的長度為12個符號，可通過編程進行設置。不同物聯(lián)網(wǎng)應用場景下可根據(jù)需要設置不同的數(shù)值，在數(shù)據(jù)接收密集的應用場景下，可通過減小前導碼的長度，從而增加接收機的占空比。報頭分為顯式報頭和隱式報頭兩種類型。報頭默認設置的類型為顯式報頭，通常只有在負載長度、編碼率以及CRC開關狀態(tài)已知的情況下才會采用隱式報頭作為數(shù)據(jù)包的報頭類型。數(shù)據(jù)包的有效負載為LoRa無線通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，其長度并不是固定的，根據(jù)實際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度進行相應配置。（4）LoRa技術(shù)特點與優(yōu)勢LoRa是基于Sub-GHz的無線通信技術(shù)，總結(jié)LoRa擴頻技術(shù)的主要特點及優(yōu)勢如表2-4所示。

基于LoRa的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設計研究12現(xiàn)場層接口設備：傳感器、執(zhí)行器等邊緣層邊緣節(jié)點、邊緣網(wǎng)關、邊緣控制器等控制領域功能模塊分析領域功能模塊優(yōu)化領域功能模塊計算/網(wǎng)絡/儲存API計算資源儲存資源網(wǎng)絡資源云計算層應用云服務邊緣管理器基于模型的任務編排直接資源調(diào)用圖2-5邊緣計算3.0框架現(xiàn)場層是指傳感器、控制系統(tǒng)、執(zhí)行器等設備。現(xiàn)場節(jié)點通過各種類型的數(shù)據(jù)通訊方式與邊緣層中的設備相連接以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。邊緣層是指邊緣節(jié)點、邊緣網(wǎng)關和邊緣控制器等設備，能夠?qū)崿F(xiàn)各網(wǎng)絡協(xié)議的自動轉(zhuǎn)換，使得其他兩層的數(shù)據(jù)可通過邊緣層進行交互。邊緣層主要負責接收、處理來自現(xiàn)場層的數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至云計算層，同時提供智能感知、分析和計算等服務，以及數(shù)據(jù)格式標準化處理。云計算層與邊緣層通過互聯(lián)網(wǎng)或者以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的交互，相對于邊緣層擁有更優(yōu)越的資源，可提供更深層次的計算能力和決策支持。2.2系統(tǒng)整體架構(gòu)設計基于LoRa的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，主要實現(xiàn)目標應用的數(shù)字化、集成化、信息化、可視化和智能化。整個系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，根據(jù)各個應用模塊的功能可將系統(tǒng)劃分為節(jié)點、網(wǎng)關和服務器三部分。本系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖如圖2-6所示。圖2-6系統(tǒng)整體架構(gòu)

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3574775