LoRa网络USRP干扰实验与侦听机制吞吐量研究

来源 :李徐竹 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fayeming
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低功率广域网的LoRa技术,凭借其远距离连接和低功耗的优势,在大规模物联网中应用越来越广泛。然而LoRaWAN的MAC层采用类似非时隙ALOHA协议,其任何时刻有数据就发送的特点,导致在用户较多的时候会造成严重的碰撞,系统的性能会变差。此外,商业LoRa收发机的物理层是预先定义和确定好的,这不便于我们对LoRa的物理层进行研究以及实现特定的算法。为了解决这个挑战,我们首先基于最新的LoRa逆向工程做法和对应的GnuRadio模块,在本地成功复现搭建了一个点对点LoRa通信系统,并开展单网关多用户以及多网关单用户的实验,模拟了ALOHA协议随机时刻发送数据的行为,得出当用户密集时,系统的性能会急剧下降的结论。为提高MAC层效率,我们考虑基于载波侦听的访问协议,并针对用户服从泊松随机分布的LoRa网络,实现了网络整体吞吐量的最大化和公平性。我们首先针对单网关LoRa网络,推导出了扩频因子为s时准确可行的用户吞吐量闭式。然后基于该公式以及活跃用户的密度信息设计了平均竞争窗口,并提出按距离分配扩频因子的迭代平衡算法。蒙特卡洛数值仿真结果表明,本论文提出的方案实现了最大化不同扩频因子的最小吞吐量即max-min吞吐量,同时又解决了网络远近用户的吞吐量公平性问题。
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