隨著世界各國政府和企業(yè)對(duì)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(chǔ)上,對(duì)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(jìn)行研究分析,結(jié)合邊緣計(jì)算,設(shè)計(jì)并實(shí)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(yīng)用遠(yuǎn)距離和低功耗不可兼得的難題,同時(shí),通過增強(qiáng)系統(tǒng)邊緣側(cè)的智能化實(shí)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(chǔ),從而減小云計(jì)算中心的計(jì)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(jì)算的原理、特點(diǎn)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(diǎn),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(duì)比較成熟的技術(shù),引入邊緣計(jì)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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先根據(jù)各個(gè)應(yīng)用模塊的功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體架構(gòu),將系統(tǒng)劃分為節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器三部分;然后完成節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì),包括器件選型、電路設(shè)計(jì)和印... 

【文章來源】：深圳大學(xué)廣東省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

擴(kuò)頻通信流程圖

增加信號(hào)帶寬可提升數(shù)據(jù)傳輸速率，但接收靈敏度會(huì)隨之下降。編碼率：為了保證通信質(zhì)量，采用循環(huán)糾錯(cuò)編碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測與糾錯(cuò)。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(huì)產(chǎn)生相對(duì)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(dǎo)碼、可選報(bào)頭、有效負(fù)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(bào)頭部分，顯式數(shù)據(jù)包的報(bào)頭包含有負(fù)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(dǎo)碼長度設(shè)置范圍在6~65535之間，默認(rèn)情況下前導(dǎo)碼的長度為12個(gè)符號(hào)，可通過編程進(jìn)行設(shè)置。不同物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景下可根據(jù)需要設(shè)置不同的數(shù)值，在數(shù)據(jù)接收密集的應(yīng)用場景下，可通過減小前導(dǎo)碼的長度，從而增加接收機(jī)的占空比。報(bào)頭分為顯式報(bào)頭和隱式報(bào)頭兩種類型。報(bào)頭默認(rèn)設(shè)置的類型為顯式報(bào)頭，通常只有在負(fù)載長度、編碼率以及CRC開關(guān)狀態(tài)已知的情況下才會(huì)采用隱式報(bào)頭作為數(shù)據(jù)包的報(bào)頭類型。數(shù)據(jù)包的有效負(fù)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(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)長度進(jìn)行相應(yīng)配置。（4）LoRa技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)LoRa是基于Sub-GHz的無線通信技術(shù)，總結(jié)LoRa擴(kuò)頻技術(shù)的主要特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)如表2-4所示。

基于LoRa的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究12現(xiàn)場層接口設(shè)備：傳感器、執(zhí)行器等邊緣層邊緣節(jié)點(diǎn)、邊緣網(wǎng)關(guān)、邊緣控制器等控制領(lǐng)域功能模塊分析領(lǐng)域功能模塊優(yōu)化領(lǐng)域功能模塊計(jì)算/網(wǎng)絡(luò)/儲(chǔ)存API計(jì)算資源儲(chǔ)存資源網(wǎng)絡(luò)資源云計(jì)算層應(yīng)用云服務(wù)邊緣管理器基于模型的任務(wù)編排直接資源調(diào)用圖2-5邊緣計(jì)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(shè)備。現(xiàn)場節(jié)點(diǎn)通過各種類型的數(shù)據(jù)通訊方式與邊緣層中的設(shè)備相連接以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。邊緣層是指邊緣節(jié)點(diǎn)、邊緣網(wǎng)關(guān)和邊緣控制器等設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，使得其他兩層的數(shù)據(jù)可通過邊緣層進(jìn)行交互。邊緣層主要負(fù)責(zé)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(jì)算層，同時(shí)提供智能感知、分析和計(jì)算等服務(wù)，以及數(shù)據(jù)格式標(biāo)準(zhǔn)化處理。云計(jì)算層與邊緣層通過互聯(lián)網(wǎng)或者以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，相對(duì)于邊緣層擁有更優(yōu)越的資源，可提供更深層次的計(jì)算能力和決策支持。2.2系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)基于LoRa的智慧物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)應(yīng)用的數(shù)字化、集成化、信息化、可視化和智能化。整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過程中，根據(jù)各個(gè)應(yīng)用模塊的功能可將系統(tǒng)劃分為節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)和服務(wù)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(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3574775