低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)技术的出现,能够在保证更远距离的通信传输的同时,最大限度地降低功耗,节约传输成本。LoRa(Long Range)技术作为其中的佼佼者,凭借其远距离、低功耗、大容量、强抗干扰、高接收灵敏度...低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)技术的出现,能够在保证更远距离的通信传输的同时,最大限度地降低功耗,节约传输成本。LoRa(Long Range)技术作为其中的佼佼者,凭借其远距离、低功耗、大容量、强抗干扰、高接收灵敏度的特点,备受工业界和学术界的青睐。针对目前工业中主流使用的基于ALOHA的LoRaWAN协议无法很好地解决海量终端设备接入LoRa网络后所带来的严重数据包冲突以及LoRa CAD(Channel Activity Detection)功能带来的隐藏终端问题,提出了一种基于BTMA(Busy Tone Multiple Access)的LoRa网络MAC协议——BT-MAC协议。该协议利用了LoRa高接收灵敏度的特性,网关利用“忙音”信标来通知各个节点网关的工作情况,减少了无效包的发送。同时,节点端通过记录有“忙音”信息和本地信息的逻辑信道矩阵,结合最优信道选择算法,选出最优逻辑信道进行发送,降低了端节点上行数据包之间的冲突,有效缓解了LoRa网络中的隐藏终端问题以及阻塞问题。此外,搭建了LoRa网络MAC协议测试平台,并测试了BT-MAC的有效性,完成了室内和室外环境大规模的并发实验和能耗检测实验。实验结果表明,BT-MAC协议的吞吐量是LMAC-2协议的1.6倍,是ALOHA协议的5.1倍;同时其包接收率达到LMAC-2协议的1.53倍,ALOHA协议的17.2倍;其包接收平均能耗约为LMAC-2协议的64.1%,为ALOHA协议的14.2%。展开更多
针对PTP(precise time protocol)协议在应用层获取软件时间戳导致时钟同步精度下降的问题,提出一种基于MAC(media access control)层获取硬件时间戳的PTP同步优化方案。设计了以STM32F407微处理器为核心的PTP时钟应用平台,在MAC层实现...针对PTP(precise time protocol)协议在应用层获取软件时间戳导致时钟同步精度下降的问题,提出一种基于MAC(media access control)层获取硬件时间戳的PTP同步优化方案。设计了以STM32F407微处理器为核心的PTP时钟应用平台,在MAC层实现了硬件时间戳获取,避免了由于协议栈软件处理延时产生的不确定性;针对PTP时钟晶振老化导致的时间同步偏差及网络延迟抖动问题,采用迭代方法优化了本地时钟频率调节算法,提高了频率校正精度。经实际测试,主从时钟偏差的RMS(root mean square)优于20 ns,提升了时钟同步精度。展开更多
车载网VANET是一种应用于智能交通系统的新型无线移动自组织网络(mobile ad hoc network,MANET).随着车辆以及移动ad hoc网络技术的发展,车载网已经成为一个新兴的研究领域.针对VANET中车辆行驶的特征,提出一种拓扑相对稳定的车辆分簇算...车载网VANET是一种应用于智能交通系统的新型无线移动自组织网络(mobile ad hoc network,MANET).随着车辆以及移动ad hoc网络技术的发展,车载网已经成为一个新兴的研究领域.针对VANET中车辆行驶的特征,提出一种拓扑相对稳定的车辆分簇算法.在此算法基础上,根据专用短程通信(dedicated short range communication,DSRC)标准中控制信道(control channel,CCH)和服务信道(service channel,SCH)的分配,考虑车辆间的无线通信干扰和不同应用的QoS需求,提出一种基于分簇的多信道混合型MAC协议,簇内通信采用非竞争的TDMA机制,簇间通信采用基于竞争的CSMA?CA机制,相邻簇采用不同的服务信道.模拟实验表明,提出的MAC协议在同时满足实时应用的延迟需求和非实时应用的吞吐量方面,优于现有协议.展开更多
文摘低功耗广域网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)技术的出现,能够在保证更远距离的通信传输的同时,最大限度地降低功耗,节约传输成本。LoRa(Long Range)技术作为其中的佼佼者,凭借其远距离、低功耗、大容量、强抗干扰、高接收灵敏度的特点,备受工业界和学术界的青睐。针对目前工业中主流使用的基于ALOHA的LoRaWAN协议无法很好地解决海量终端设备接入LoRa网络后所带来的严重数据包冲突以及LoRa CAD(Channel Activity Detection)功能带来的隐藏终端问题,提出了一种基于BTMA(Busy Tone Multiple Access)的LoRa网络MAC协议——BT-MAC协议。该协议利用了LoRa高接收灵敏度的特性,网关利用“忙音”信标来通知各个节点网关的工作情况,减少了无效包的发送。同时,节点端通过记录有“忙音”信息和本地信息的逻辑信道矩阵,结合最优信道选择算法,选出最优逻辑信道进行发送,降低了端节点上行数据包之间的冲突,有效缓解了LoRa网络中的隐藏终端问题以及阻塞问题。此外,搭建了LoRa网络MAC协议测试平台,并测试了BT-MAC的有效性,完成了室内和室外环境大规模的并发实验和能耗检测实验。实验结果表明,BT-MAC协议的吞吐量是LMAC-2协议的1.6倍,是ALOHA协议的5.1倍;同时其包接收率达到LMAC-2协议的1.53倍,ALOHA协议的17.2倍;其包接收平均能耗约为LMAC-2协议的64.1%,为ALOHA协议的14.2%。
文摘针对PTP(precise time protocol)协议在应用层获取软件时间戳导致时钟同步精度下降的问题,提出一种基于MAC(media access control)层获取硬件时间戳的PTP同步优化方案。设计了以STM32F407微处理器为核心的PTP时钟应用平台,在MAC层实现了硬件时间戳获取,避免了由于协议栈软件处理延时产生的不确定性;针对PTP时钟晶振老化导致的时间同步偏差及网络延迟抖动问题,采用迭代方法优化了本地时钟频率调节算法,提高了频率校正精度。经实际测试,主从时钟偏差的RMS(root mean square)优于20 ns,提升了时钟同步精度。
文摘车载网VANET是一种应用于智能交通系统的新型无线移动自组织网络(mobile ad hoc network,MANET).随着车辆以及移动ad hoc网络技术的发展,车载网已经成为一个新兴的研究领域.针对VANET中车辆行驶的特征,提出一种拓扑相对稳定的车辆分簇算法.在此算法基础上,根据专用短程通信(dedicated short range communication,DSRC)标准中控制信道(control channel,CCH)和服务信道(service channel,SCH)的分配,考虑车辆间的无线通信干扰和不同应用的QoS需求,提出一种基于分簇的多信道混合型MAC协议,簇内通信采用非竞争的TDMA机制,簇间通信采用基于竞争的CSMA?CA机制,相邻簇采用不同的服务信道.模拟实验表明,提出的MAC协议在同时满足实时应用的延迟需求和非实时应用的吞吐量方面,优于现有协议.
