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LoRaWAN网络

1　LoRaWAN网络架构

LoRaWAN网络架构，由终端节点、网关、网络服务器及应用服务器组成。终端节点采用单跳与一个或多个网关通信。设计时，需根据应用场景满足低功耗、广域连接要求。网关是传输的中介，起到中继器的作用，将终端节点与网络服务器互通。节点与网关基于LoRa调制传输信息，而与服务器则通过广域通信方式连接。所有节点与网关之间双向通信，支持云端升级。每个被接收到的上行数据帧会获得一个准确的时间戳，作为数据帧结构的一部分被转发到网络服务器。网络服务器是将采集到的信息进行存储与处理，提供给应用服务器，供客户使用。

无线传感网络

网络模拟仿l真

部署无线传感网络前，需要使用仿l真软件模拟规划，减少部署成本，优化覆盖质量及性能。对于LPWAN覆盖性能的研究，按照模型分类有基于离散事件模型的NS-3、OMNet 、ToSSIM、LoRaSim(开源)代码及软件，有基于3D多路径传播预测模型的商用软件S_IOT。NS-3能够按需编辑网络拓扑和网络环境，模拟网络数据的传输，并输出性能参数。OMNet 可以根据不同目的改变用户接口，支持分布式并行仿l真，利用多种机制进行并联的分布式模拟器之间的通信仿l真。但是，蜂窝技术成本较高，并会消耗大量的能耗，这并不适合于远距离、低功耗的设备，如无线传感器。ToSSIM把硬件中断换成离散仿l真事件，由仿l真器事件抛出的中断来驱动上层应用，支持大规模的网络仿l真。

LoRa振动传感器

基于TDOA的LoRa***

依据LoRaWAN协议的功耗低、覆盖范围广的特点，LoRa***适用于追宗移动响应慢、低频的目标，不适用于实时、高频移动的跟踪。当3个及3个以上基l站同时接收到某一个LoRa终端的LoRaWAN帧结构数据时，终端的位置信息可以通过TDOA技术得到。本文是对单一基l站覆盖的无线网络进行仿l真，仿l真模拟类型分6组：数据传输蕞慢、频率随机选择、数据传输蕞快、距离选择蕞优传输参数、LoRaWAN默认配置及距离选择蕞优传输参数及功率。

LoRa终端***不需要额外的硬件支撑，但基l站之间需要准确的时间同步。每个被接收到的上行数据帧会获得一个准确的时间戳，作为数据帧结构的一部分被转发到网络服务器。网络服务器将对同一个数据帧的多个接收进行排序，将所有包含该数据帧时间戳的元数据进行分组，并从***解算器请求一个***计算。在一个给定的数据帧结构中，基本的***解算函数将计算不同基l站接收的时间差，然后通过这个时间差测算终端到不同基l站的距离。它一般会包括一个传感装置、一个数据处理微控制器，以及一个无线连接RF模块。基于TDOA的算法有很多，主要包括Chan算法、Taylor算法和Fang算法。