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《西安电子科技大学》 2017年
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基于LoRa的无线自组网MAC协议研究

柳永波  
【摘要】:随着无线通信技术的发展,无线自组网技术凭借其独有的组网灵活、方便快捷等特点而得到广泛的研究与应用。其中,MAC(Medium Access Control)协议作为控制介质访问的关键技术,决定了节点接入共享无线信道的方式与所能获得的信道资源,其性能的优劣直接影响无线自组网的整体性能。而LoRa作为一种新兴的无线调制技术,能够实现长距离低功耗数据传输。但是目前基于LoRa的MAC协议的研究还不够完善,使得MAC协议成为LoRa技术是否能在无线自组网领域广泛应用的关键问题。本文通过对目前基于竞争方式的无线自组网MAC协议的研究,并结合分析LoRa的技术指标,提出了一种适合LoRa技术的无线自组网MAC协议——LoRaMAC。主要内容包括:(1)研究了LoRa技术的应用特点,并详细论述了LoRaMAC协议的设计过程、基本参数、成帧模型及其关键技术。(2)提出自适应速率算法,根据LoRa技术的扩频因子、带宽和编码率等可实现不同的传输速率,通过计算发送端所发送的RTS控制帧的接收信噪比和信号强度等信息,感知信道状态,并依据速率传输门限来决定后续数据的传输速率,从而实现控制帧和数据帧采用不同的速率传输。(3)针对无线节点通信时信道冲突和数据碰撞问题,对BEB退避算法进行改进。改进后算法通过设置一个竞争窗口中间值来区分信道竞争的激烈程度,对不同程度的竞争,尽量使用接近最优的竞争窗口,以改善网络的公平性问题。最后,在搭载LoRa无线模块的STM32平台上移植LoRaMAC协议,测试了LoRaMAC协议的正确性,为无线自组网协议栈提供MAC层的透明传输接口。使用NS2仿真工具,修改仿真模型,对自适应速率算法和改进的退避算法进行仿真,分别对比固定速率和BEB退避算法,证明算法在时延、丢包率等方面具有较好的网络性能。
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN92

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李辉;基于LoRaWAN和多传感器的奶牛计步及姿态检测系统设计[D];内蒙古大学;2018年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 蒲泓全;贾军营;张小娇;孙建伟;;ZigBee网络技术研究综述[J];计算机系统应用;2013年09期
2 李晓伟;叶雪梅;安利;蔡艳宁;范青刚;;网络仿真模拟器(NS2)中802.11协议的实现与改进[J];现代电子技术;2012年20期
3 刘小洋;伍民友;;车联网:物联网在城市交通网络中的应用[J];计算机应用;2012年04期
4 李晓阳;;WiFi技术及其应用与发展[J];信息技术;2012年02期
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7 张建军;唐雅娟;;基于IEEE802.11的速率自适应算法研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2009年05期
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中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 王瑞;基于LORA通信的无线水表抄表系统的设计[D];东华理工大学;2016年
2 毛启云;基于物联网的无线组网技术研究[D];电子科技大学;2015年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王兴;泵站能效评估与节能增效研究[D];湖南工业大学;2018年
2 夏运贵;基于低能耗技术的智能停车系统研究与设计[D];湖南工业大学;2018年
3 周一振;基于LoRa的小区安防监测系统设计[D];安徽理工大学;2018年
4 田毅;抛撒式频谱监测传感器网络路由协议的研究与改进[D];西安电子科技大学;2018年
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7 成亚;基于STM32低功耗远传水表的设计与实现[D];华中师范大学;2018年
8 肖思琪;基于LoRa的智能电表集抄系统设计[D];湖南大学;2018年
9 梁伟;分布式塔机安全监控系统设计[D];中北大学;2018年
10 杨辉;基于ZigBee技术的智能灌溉系统设计[D];电子科技大学;2018年
【同被引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 秦锋;基于LoRa无线通信技术的MiCO物联网解决方案[D];暨南大学;2017年
2 王栋;基于B/S架构的自动化运维平台的设计与实现[D];北京交通大学;2017年
3 柳永波;基于LoRa的无线自组网MAC协议研究[D];西安电子科技大学;2017年
4 张童飞;基于BLE4.0的计步系统设计与实现设计与实现[D];东南大学;2016年
5 司陈;一种数字化牧场管理系统的研究[D];山东大学;2015年
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8 蔚利娜;基于加速度的计步算法和步长计算研究与实现[D];东北大学;2013年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 樊坤;朴洋;周全;王小钊;罗伟;;基于Zigbee树形组网的无线采集系统及其在振动监测中的应用[J];机械与电子;2011年07期
2 谢川;;基于ZigBee的AODVjr算法研究[J];计算机工程;2011年10期
3 彭友;杨恢先;满莎;;蚁群优化和能量管理的ZigBee网络路由[J];计算机应用;2011年02期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周子莲;塔吊远程安全监测系统硬件设计与实现[D];电子科技大学;2013年
2 梁朝喜;嵌入式塔吊安全监控系统的开发[D];电子科技大学;2013年
3 杨邻瑞;ZigBee网络的分簇及节能路由协议研究[D];电子科技大学;2012年
4 王朝霞;ZigBee无线传感器网络节点硬件与组网协议设计[D];内蒙古大学;2011年
5 刘晓军;ZigBee网络路由协议性能研究与算法优化[D];东北大学;2010年
6 程皓;基于自组网协议的无线传感器网络研究与实现[D];西安建筑科技大学;2009年
7 王德成;无线Mesh网络实验床设计与TCP性能测试分析[D];浙江大学;2008年
8 张军胜;无线网络速率自适应算法研究[D];兰州大学;2008年
9 林小兰;一种基于自适应占空比的无线传感器网络MAC协议研究[D];厦门大学;2008年
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【相似文献】
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1 唐晓宁;双兵;陈佳品;;无线自组网MAC层和网络层节能策略[J];信息与电子工程;2010年06期
2 雷洪利;田雨;马林华;茹乐;;减少无线自组网簇间通信冲突的MAC协议[J];计算机工程;2014年03期
3 郭梦霞;;一种面向会展中心的无线自组网MAC层协议的设计[J];电子设计工程;2014年17期
4 李晓峰;鄢楚平;;一种基于IEEE802.11的无线自组网MAC协议[J];计算机应用;2007年02期
5 王彦刚;万留进;吕遵明;楼俐;;基于跨层设计的无线自组网方案[J];计算机系统应用;2017年01期
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7 马骁;杨秋菊;;基于沙盘模拟的无线自组网教学方式探讨[J];大学教育;2016年07期
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10 王春霞;许颖梅;;无线自组网路由协议分析[J];商丘师范学院学报;2006年05期
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中国重要报纸全文数据库 前4条
1 记者 聂品;海能达拟定增募资10亿[N];上海证券报;2016年
2 陈志刚 独立观察家;腾讯加入Lora更多是象征意义[N];通信产业报;2018年
3 中国经济导报记者 王晓涛;阿里物联天风正,LoRa“满血”好扬帆[N];中国经济导报;2018年
4 本报记者 陈宝亮;博弈物联网平台 LoRa顺势反击NB-IoT[N];21世纪经济报道;2018年
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8 韩鹏;无线自组网若干关键问题研究[D];复旦大学;2007年
9 吴华怡;无线自组网中带服务质量约束的路由协议研究[D];武汉大学;2005年
10 虞万荣;无线自组网MAC协议关键技术研究[D];国防科学技术大学;2006年
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2 仇斌;无线自组网MAC协议关键技术研究[D];华中科技大学;2008年
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8 田野;无线自组网广播算法研究[D];沈阳建筑大学;2015年
9 徐曈阳;无线自组网定向天线邻居发现技术研究[D];电子科技大学;2018年
10 谢佳宏;基于无线自组网的轨道信息传输系统设计[D];天津大学;2017年
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