一种实现LoRa网络吞吐量最大化和公平性的方法技术

一种实现LoRa网络吞吐量最大化和公平性的方法，涉及物联网低功耗广域网。包括以下步骤：1)MAC层采用载波侦听随机接入机制，推导出采用SF s总吞吐量的平均闭式，进而得到单个用户的平均吞吐量公式；2)基于步骤1)推导出的吞吐量公式以及活跃用户的统计信息，设计平均竞争窗口实现各个SF中用户吞吐量的最大化，并通过调节扩频因子SF的分配距离使得不同SF用户的吞吐量差值最小化，实现网络吞吐量的整体公平性。能够根据网络环境和用户分布自适应调节平均竞争窗口和扩频因子的分配距离，既实现了吞吐量最大化，又解决了不同SF用户的吞吐量公平性问题。

【技术实现步骤摘要】
一种实现LoRa网络吞吐量最大化和公平性的方法
本专利技术涉及物联网低功耗广域网的LoRa，尤其是涉及基于载波侦听机制的一种实现LoRa网络吞吐量最大化和公平性的方法。
技术介绍
LoRa作为物联网低功耗领域的代表性技术，近年来吸引了学界和业界的广泛关注，在未来的城市智能建设中会起到越来越大的作用。LoRa有着完整的通信架构，包括终端设备，网关，网络服务，应用服务。LoRa的物理层采用ChirpSpreadSpectrum(CSS)调制，一种啁啾扩频调制，带有6个不同的扩频因子Spreadingfactor(SF)。扩频因子大的信号传输距离远但速率低，并且不同SF的信号相互正交，可以同时传输互不干扰。LoRa的MAC层采用类似非时隙ALOHA协议，任何时刻只要有数据就可以发送。由于没有时间同步和载波侦听，这种协议在用户越来越多的时候会造成严重的碰撞，系统的性能会变差。因此，许多学者开始研究侦听机制在LoRa中的应用。有的从仿真角度来分析，有的考虑给定用户数下的ALOHA或载波侦听协议，但在实际场景中，用户的出现是随机的。换句话说本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现LoRa网络吞吐量最大化和公平性的方法，其特征在于包括以下步骤：/n1)MAC层采用载波侦听随机接入机制，推导出采用SF s总吞吐量的平均闭式，进而得到单个用户的平均吞吐量公式；/n2)基于步骤1)推导出的吞吐量公式以及活跃用户的统计信息，设计平均竞争窗口实现各个SF中用户吞吐量的最大化，并通过调节扩频因子SF的分配距离使得不同SF用户的吞吐量差值最小化，实现网络吞吐量的整体公平性。/n

【技术特征摘要】
1.一种实现LoRa网络吞吐量最大化和公平性的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)MAC层采用载波侦听随机接入机制，推导出采用SFs总吞吐量的平均闭式，进而得到单个用户的平均吞吐量公式；
2)基于步骤1)推导出的吞吐量公式以及活跃用户的统计信息，设计平均竞争窗口实现各个SF中用户吞吐量的最大化，并通过调节扩频因子SF的分配距离使得不同SF用户的吞吐量差值最小化，实现网络吞吐量的整体公平性。


2.如权利要求1所述一种实现LoRa网络吞吐量最大化和公平性的方法，其特征在于在步骤1)中，所述MAC层采用载波侦听随机接入机制，在单网关的LoRa网络中，基于用户到网关的距离由近到远将网关覆盖区域划成圆环，分别对其中的用户分配扩频因子SF，用户的随机唤醒产生服从齐次泊松点过程，MAC层采用载波侦听机制竞争信道的访问权，从而与网关通信。


3.如权利要求1所述一种实现LoRa网络吞吐量最大化和公平性的方法，其特征在于在步骤1)中，所述推导出采用SFs总吞吐量的平均闭式，进而得到单个用户的平均吞吐量公式的主要步骤为：
(1)扩频因子SFs总吞吐量的平均公式为其中，为用户数在区间[1,Ts)的加权概率，Γ(·)为伽玛函数，Γ(·，·)为上不完全伽玛函数；P2＝1-P1为用户数在区间[Ts,+∞)的加权概率；为区间[1,Ts)上总吞吐量的平均，为区间[Ts,+∞)上总吞吐量的平均；其中，为给定用户数k下的吞吐量；其中Ts为用户数阈值，使得用户数在区间[1,Ts)时，函数θs是凹函数；用户数在区间[Ts,+∞)时，函数θ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李徐竹，吕江滨，付立群，岳蕾，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35