基于LoRaWAN自适应数据速率的地下无线传感网络性能评估

随着城镇化进程的不断加快和物联网技术的迅速进步,地下复杂土壤介质中的无线传感网络正成为新的研究热点。在此背景下,首先概述了基于LoRaWAN的地下无线传感网络基本架构和研究现状,接着搭建了网络仿真器并实现了自适应数据速率(ADR)调节机制在传感器节点端和网络服务端的2个优化算法,最后依据网络整体数据接收率和网络能耗等性能指标,分别从传感器节点的地下部署环境(土壤含水量和传感器埋藏深度)和LoRa物理层参数两方面进行了网络性能定量评估。结果表明,针对土壤这一复杂介质,ADR调节机制对LoRaWAN中的物理层参数具有较好的调节能力,该机制可为地下无线网络性能优化提供有利手段,有望大幅降低网络能耗。

一种速率自适应的无线通信协议

提出了一种支持自适应调整通信速率的通信协议,以平衡无线传感器网络(WSNs)中难以兼顾的通信速率与覆盖范围。该协议可通过判断通信过程中的误码率,对节点之间的通信调制方式与通信速率进行实时调整。运用该协议,汇聚节点与终端节点之间的调制方式与通信速率会随着距离的不同自适应地进行针对性的切换。提出的协议采用DSSS调制保证远距离时的稳定连接,并通过FSK调制实现近距离时的高速通信,并针对该协议设计了一套无线通信节点。由于汇聚节点的特殊设计,该节点可以并行处理不同通信速率的数据包,从而取得优于传统网络的性能。经过实地测试,在城市户外环境下,汇集节点与终端节点能根据距离的不同,自动调整调制方式与通信速率,达成设计目的。