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(重慶郵電大學(xué) 移動(dòng)通信技術(shù)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400065)

0 引言

LoRa(Long Range)是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的無線傳輸方案，作為最近幾年剛剛興起的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)，其以覆蓋范圍廣、功耗低、使用免授權(quán)頻段等特點(diǎn)而廣受關(guān)注[1]。與傳統(tǒng)的ZigBee、WiFi、藍(lán)牙等短距離無線通信技術(shù)相比，LoRa更適合用在對數(shù)據(jù)傳輸速率要求較低，能量受限且節(jié)點(diǎn)分布范圍較廣的傳感網(wǎng)絡(luò)中。利用LoRa技術(shù)低功耗長距離的特性，設(shè)計(jì)人員可以用較少的節(jié)點(diǎn)部署實(shí)現(xiàn)更大范圍的通訊，同時(shí)還可以免去多頻次的電池更換和大量的中繼部署成本[2]。目前，全球已有多個(gè)國家和地區(qū)基于LoRa組建了全國或者全區(qū)域性的網(wǎng)絡(luò)，中國亦有基于LoRa技術(shù)組建的局域網(wǎng)絡(luò)已投入運(yùn)行[3]。與同為低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的NB-IoT相比，LoRa工作在免授權(quán)頻段會更受歡迎，因其不但適合由運(yùn)營商主導(dǎo)建立大范圍的網(wǎng)絡(luò)，同樣適合私人企業(yè)或者個(gè)人部署專用小型網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)LoRa在滿足行業(yè)客戶協(xié)議細(xì)節(jié)上也更為靈活[4]。因此，LoRa已廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測[5]、家庭安全防護(hù)[6]等領(lǐng)域。本文也將通過LoRa技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)。該系統(tǒng)可在不打擾用戶的情況下自動(dòng)讀取用戶智能表中的數(shù)據(jù)并通過LoRa上傳至網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)通過網(wǎng)絡(luò)通信上傳至遠(yuǎn)端的服務(wù)器，不僅免去需要專人抄表打擾客戶的麻煩，而且節(jié)省電力、自來水、燃?xì)?、熱力等公司的運(yùn)營成本。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)的架構(gòu)如圖1所示，本系統(tǒng)由服務(wù)管理中心、網(wǎng)關(guān)、中繼、終端組成。一個(gè)服務(wù)管理中心下可接入多個(gè)網(wǎng)關(guān)，每個(gè)網(wǎng)關(guān)下可以接入最多6萬多個(gè)終端，中繼節(jié)點(diǎn)只在有些信號衰減較快，需要增加網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍的場景中適當(dāng)架設(shè)，即本系統(tǒng)采用較為靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?？梢圆捎糜煞?wù)管理中心、網(wǎng)關(guān)、中繼、終端組成四級架構(gòu)，也可以采用由服務(wù)管理中心、網(wǎng)關(guān)、終端組成的三級架構(gòu)。其中網(wǎng)關(guān)與終端節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)與中繼節(jié)點(diǎn)以及中繼節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)之間使用LoRa無線擴(kuò)頻通信，網(wǎng)關(guān)與服務(wù)管理中心之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

終端節(jié)點(diǎn)采集完用戶電表數(shù)據(jù)后通過LoRa將用戶數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)關(guān)，不能直接接入網(wǎng)關(guān)的終端節(jié)點(diǎn)通過中繼轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)將接收到的各終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通過串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)后通過網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)送給遠(yuǎn)程的服務(wù)管理中心，最終由服務(wù)管理中心將數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理后分類儲存，以供用戶進(jìn)行查詢、繳費(fèi)等操作。

2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h2>

因LoRa具有遠(yuǎn)距離通信的能力，故LoRaWAN采用單跳的星型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)[7]。但課題組在進(jìn)行實(shí)際的測試結(jié)果表明，LoRa在建筑物內(nèi)部墻壁較多的場景中，存在因信號衰減過快導(dǎo)致覆蓋范圍不足的問題。針對該問題，本系統(tǒng)采用相對靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使原本的星型組網(wǎng)可以兼容中繼節(jié)點(diǎn)的存在。為了保留LoRaWAN協(xié)議方案的部署便捷、拓?fù)浜唵巍r(shí)延較小、便于維護(hù)等特點(diǎn)[8]，本系統(tǒng)的一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)只為單個(gè)終端節(jié)點(diǎn)提供中繼服務(wù)。采用以單跳為主，兩跳為輔的策略，中繼只為個(gè)別節(jié)點(diǎn)無法直接入網(wǎng)而單獨(dú)架設(shè)。

由于LoRaWAN的主體Class A采用純Aloha無線通信協(xié)議[9]，在省電和簡單的同時(shí)，卻無法避免信號之間沖突和由此導(dǎo)致的低效率。為解決此問題，本系統(tǒng)將類TDMA的超幀機(jī)制引入LoRa節(jié)點(diǎn)間的自組網(wǎng)及數(shù)據(jù)通信過程，通過網(wǎng)關(guān)給每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)分配專有的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙達(dá)到避免消息傳輸碰撞和降低節(jié)點(diǎn)空閑監(jiān)聽時(shí)長目的[10]。

3 系統(tǒng)平臺

3.1 硬件平臺

本系統(tǒng)將采用意法半導(dǎo)體推出的基于8位內(nèi)核的超低功耗微處理器STM8LC8T6作為控制芯片，與32位的MCU相比，8位MCU功耗更低、體積更小，更適合無線傳感網(wǎng)絡(luò)。該芯片的最高工作頻率為16MHz，同時(shí)擁有4KB的RAM和64KB的ROM，低功耗出色且性能穩(wěn)定，這些參數(shù)都能滿足本系統(tǒng)對工作環(huán)境的要求。無線通訊部分采用意法半導(dǎo)體推出的帶擴(kuò)頻技術(shù)的SX1278射頻模塊，該模塊是半雙工傳輸?shù)闹械皖l收發(fā)器。工作頻段為137～525MHz，設(shè)計(jì)者可在允許范圍內(nèi)自定義擴(kuò)頻調(diào)制帶寬、擴(kuò)頻因子、糾錯(cuò)率，支持標(biāo)準(zhǔn)的GFSK、FSK、OOK、GMSK調(diào)制模式。其具有高效的循環(huán)交織糾錯(cuò)編碼、接收靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、發(fā)射功率可調(diào)等特性[11]，非常符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

3.1.1 終端節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)

終端節(jié)點(diǎn)的硬件模塊主要包括采用STM8L151C8T6單片機(jī)的MCU模塊、射頻模塊和UART轉(zhuǎn)RS-485接口模塊，其中射頻模塊包含SX1278、TCXO和SWITCH。SX1278實(shí)現(xiàn)LoRa無線信號的接收與發(fā)送，TCXO為SX1278高頻電路提供高精度的時(shí)鐘，SWITCH用來切換半雙工的SX1278輸入或輸出狀態(tài)。為了匹配用戶家庭中四表合一的智能表所提供的RS-485接口[12]，終端節(jié)點(diǎn)提供了UART轉(zhuǎn)RS-485接口模塊，該模塊內(nèi)置ADM3485芯片用來將單片機(jī)的UART電平轉(zhuǎn)換為RS-485電平，從而實(shí)現(xiàn)與用戶智能表的互聯(lián)互通。中繼節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn)相比只是少了UART轉(zhuǎn)RS-485接口模塊，本節(jié)內(nèi)容不在累述。

3.1.2 網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)

網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)節(jié)點(diǎn)的自組網(wǎng)，管理網(wǎng)內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)。組網(wǎng)后負(fù)責(zé)將終端節(jié)點(diǎn)及中繼節(jié)點(diǎn)上傳的用戶數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通信上傳至遠(yuǎn)端的服務(wù)管理中心，同時(shí)將服務(wù)管理中心的指令下發(fā)給終端。網(wǎng)關(guān)的MCU模塊同樣為STM8L151C8T6單片機(jī)、射頻模塊也與終端相同包括SX1278射頻收發(fā)器、TCXO高精度晶振和SWITCH狀態(tài)切換器，只是UART轉(zhuǎn)RS-485接口模塊被串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊所代替，該串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)模塊可將UART接口轉(zhuǎn)為RJ45接口，同時(shí)該模塊內(nèi)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換協(xié)議能夠?qū)⒋跀?shù)據(jù)打包成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包發(fā)送至指定的服務(wù)器。

3.2 系統(tǒng)軟件

本系統(tǒng)軟件基于物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)contiki開發(fā)實(shí)現(xiàn)，contiki是一個(gè)開源的、易于移植的多任務(wù)操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)是專門為無線傳感網(wǎng)開發(fā)設(shè)計(jì)，支持進(jìn)程阻塞機(jī)制，特別適合于內(nèi)存受限的無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)使用[13]。單板開機(jī)后，系統(tǒng)首先調(diào)用硬件初始化函數(shù)進(jìn)行硬件初始化，包括調(diào)用chip_Init()函數(shù)初始化主控芯片、調(diào)用SX1278Init()函數(shù)初始化射頻芯片、調(diào)用clock_init()函數(shù)初始化系統(tǒng)時(shí)鐘等。然后進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，包括調(diào)用process_init()函數(shù)初始化系統(tǒng)進(jìn)程、調(diào)用etimer_Init()和ctimer_init()函數(shù)初始化對應(yīng)的定時(shí)器以及自定義進(jìn)程函數(shù)的初始化等。為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌鞠到y(tǒng)在LoRa的MAC層上方設(shè)計(jì)了LoRa的MAC子層通信協(xié)議，該協(xié)議可以避免節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸過程中的碰撞問題，有效提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β省?/p>

3.2.1 MAC子層通信協(xié)議

MAC子層的引入使得本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對中繼的兼容，解決了LoRa在有些場景下覆蓋范圍不足的問題，同時(shí)在該子層引入TDMA也解決了LoRa純Aloha協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸碰撞導(dǎo)致的低效率問題。MAC子層通信協(xié)議通過網(wǎng)關(guān)主導(dǎo)組網(wǎng)過程實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目刂?，?yīng)用本協(xié)議的網(wǎng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)通過數(shù)據(jù)幀的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)在接收端對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行循環(huán)冗余校驗(yàn)，以保證接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

本MAC子層通信協(xié)議通過引入超幀機(jī)制來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的時(shí)分復(fù)用。網(wǎng)關(guān)通過周期性的廣播信標(biāo)(Beacon)幀來控制超幀的開始，即終端節(jié)點(diǎn)將收到網(wǎng)關(guān)廣播Beacon幀的時(shí)刻視為超幀的開始時(shí)刻。信標(biāo)使能的超幀傳輸機(jī)制可由競爭接入時(shí)段(CAP)和非競爭傳輸時(shí)段(CFP)構(gòu)成[14]。在CAP時(shí)段，終端節(jié)點(diǎn)以Aloha的方式向網(wǎng)關(guān)發(fā)送Request消息，直至收到網(wǎng)關(guān)回復(fù)Accept消息。Accept消息中包含終端節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)地址字段，該字段的地址信息同時(shí)也是終端節(jié)點(diǎn)在CFP時(shí)段進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)隙序列號。如果終端節(jié)點(diǎn)已經(jīng)獲得入網(wǎng)地址，則在之后超幀的CAP時(shí)段不再發(fā)送Request消息。終端通過解析Beacon幀獲取的超幀信息和時(shí)隙信息與時(shí)隙序列號進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算即可確定本節(jié)點(diǎn)該何時(shí)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送User_data消息。除了這種廣播抄表方式外，協(xié)議還提供了單播的抄表方式。即如果網(wǎng)關(guān)在一個(gè)超幀內(nèi)沒有收到某節(jié)點(diǎn)上傳的用戶數(shù)據(jù)，則在下一個(gè)超幀的該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙內(nèi)向該節(jié)點(diǎn)下發(fā)Cmd_up指令，要求其上傳用戶數(shù)據(jù)。如果在連續(xù)兩個(gè)超幀內(nèi)都下發(fā)指令且都沒有收到該節(jié)點(diǎn)上傳的用戶數(shù)據(jù)信息，則視該節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障脫離網(wǎng)絡(luò)，收回其入網(wǎng)地址與發(fā)送時(shí)隙，該節(jié)點(diǎn)經(jīng)修復(fù)正常后需重新入網(wǎng)。

本協(xié)議消息采用變長模式，以Beacon幀格式為例如圖2，其中幀頭部分為7字節(jié)，包含1字節(jié)的Mtype字段，1字節(jié)的版本號字段，2字節(jié)的目的地址字段和2字節(jié)的源地址字段以及1字節(jié)的數(shù)據(jù)長度字段。幀尾為1字節(jié)的標(biāo)志位，其中幀頭和幀尾之間的部分為數(shù)據(jù)字段，不同的消息放入不同的內(nèi)容且長度可變。系統(tǒng)工作中的Mtype字段及對應(yīng)的消息類型見表1。

圖2 Beacon幀格式

表1 Mtype對應(yīng)的消息類型

3.2.2 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)

網(wǎng)關(guān)的工作流程圖如圖3所示，網(wǎng)關(guān)首先廣播Beacon幀并進(jìn)入超幀的CAP時(shí)段，終端節(jié)點(diǎn)收到Beacon幀后，向網(wǎng)關(guān)發(fā)送Request消息請求入網(wǎng)地址及時(shí)隙，網(wǎng)關(guān)收到Request消息后，單播Accept消息給該節(jié)點(diǎn)，終端節(jié)點(diǎn)收到Accept消息后完成入網(wǎng)。在超幀的CFP時(shí)段，網(wǎng)關(guān)接收終端上傳的用戶數(shù)據(jù)并發(fā)送至服務(wù)管理中心。

圖3 網(wǎng)關(guān)工作流程圖

中繼節(jié)點(diǎn)只是在個(gè)別場景下起到輔助節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?，其在收到網(wǎng)關(guān)廣播的Beacon幀并開始超幀進(jìn)入CAP時(shí)段后，先進(jìn)行解析獲取超幀及時(shí)隙信息，然后再中繼廣播，收到終端節(jié)點(diǎn)的Request消息后獲得被中繼節(jié)點(diǎn)的設(shè)備地址，然后再向網(wǎng)關(guān)單播該Request消息。收到網(wǎng)關(guān)發(fā)的Accept消息后獲取被中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時(shí)隙的時(shí)序，然后再轉(zhuǎn)發(fā)給終端節(jié)點(diǎn)。在上述這個(gè)過程中，如果CAP時(shí)段在某一時(shí)刻結(jié)束則立即中斷該過程等待下一個(gè)超幀后繼續(xù)上述過程。完成中繼入網(wǎng)并進(jìn)入CFP階段后，等待終端發(fā)送時(shí)隙到來，準(zhǔn)備中繼終端上傳的用戶數(shù)據(jù)信息。

終端節(jié)點(diǎn)在收到Beacon后，先判斷是否已經(jīng)入網(wǎng)，如果沒有入網(wǎng)則需要先發(fā)送請求入網(wǎng)。如果已經(jīng)入網(wǎng)，則只需等待本節(jié)點(diǎn)在本次超幀的發(fā)送時(shí)隙到來，待發(fā)送時(shí)隙到來后讀取用戶表數(shù)據(jù)并上傳至網(wǎng)關(guān)。在此過程中，網(wǎng)關(guān)可能會因?yàn)樵肼暩蓴_的原因沒有正確接收到用戶數(shù)據(jù)而向終端下發(fā)數(shù)據(jù)上傳命令，終端如果收到網(wǎng)關(guān)下發(fā)的上傳命令，則需要再次上傳用戶表數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)測試與分析

為了測試本方案在相較LoRaWAN協(xié)議方案進(jìn)行改進(jìn)后的系統(tǒng)性能，本文進(jìn)行了兩種不同的測試方案，第一種測試方案用來測試新機(jī)制的覆蓋范圍；第二種測試方案用來測試數(shù)據(jù)傳輸成功率及網(wǎng)關(guān)吞吐量。兩種測試方案中設(shè)置的LoRa射頻工作參數(shù)均相同，工作頻段為470 MHz，發(fā)射功率為20 dbm，擴(kuò)頻因子為10，帶寬為62 500 Hz，前向糾錯(cuò)碼率4/5。并就這兩種測試方案分別搭建了兩種不同的測試場景。

第一種測試方案搭建了由一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)、一個(gè)終端節(jié)點(diǎn)以及一臺安裝有數(shù)據(jù)庫管理軟件的個(gè)人電腦組成的測試系統(tǒng)。為了貼近系統(tǒng)方案真實(shí)的工作環(huán)境，測試場景選擇在一座居民樓內(nèi)進(jìn)行。測試中每次的發(fā)包數(shù)為100，每個(gè)包長度為14字節(jié)，首先測試終端直接發(fā)數(shù)據(jù)包到網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)丟包率及最大信號強(qiáng)度值(RSSI)與穿透樓層的關(guān)系見表2。

表2 終端直接與網(wǎng)關(guān)通信場景

無信號由表2可知，終端與網(wǎng)關(guān)之間隨著相隔樓層的增加，丟包率也隨之增高而最大RSSI隨之降低，當(dāng)兩節(jié)點(diǎn)之間相隔不超過兩層的時(shí)候丟包率較低。因而將中繼節(jié)點(diǎn)固定在與網(wǎng)關(guān)相距兩樓層的距離較為合適。此時(shí)測試終端經(jīng)過中繼給網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)的丟包率與穿透樓層的關(guān)系見表3。

由表3可知，終端經(jīng)中繼與網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)之間在相隔不超過四層時(shí)丟包率仍然較低，一個(gè)網(wǎng)關(guān)上下最多可覆蓋九個(gè)樓層相比LoRaWAN協(xié)議方案的單跳機(jī)制有著更大的覆蓋范圍。本方案靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在保持LoRaWAN協(xié)議方案拓?fù)浜唵?、易于維護(hù)、時(shí)延較小等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)提高了在個(gè)別場景下的覆蓋范圍，能夠支持更多的應(yīng)用場景。

第二種測試方案搭建了由一個(gè)網(wǎng)關(guān)，五個(gè)終端以及一臺安裝有數(shù)據(jù)庫管理軟件的個(gè)人電腦組成的測試系統(tǒng)。本測試方案在空曠的環(huán)境下進(jìn)行，五個(gè)終端分別以LoRaWAN協(xié)議機(jī)制和本方案的超幀機(jī)制的方式向網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包大小為10字節(jié)。其中在超幀機(jī)制下，每個(gè)終端的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)隙為12ms，每輪的周期為60ms，測試進(jìn)行100輪。LoRaWAN協(xié)議機(jī)制下的測試需要在同樣的時(shí)間內(nèi)將100個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送完。兩種不同機(jī)制下網(wǎng)關(guān)成功接收到每個(gè)終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)見表4。

表4 兩種機(jī)制下網(wǎng)關(guān)接收包數(shù)

由表4知，LoRaWAN機(jī)制下數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β蕿?3.8%，而本方案的超幀機(jī)制數(shù)據(jù)傳輸成功率為95.4%，遠(yuǎn)高于LoRaWAN協(xié)議方案。同時(shí)可以計(jì)算出LoRaWAN機(jī)制下網(wǎng)關(guān)的吞吐量為0.365 kbps，而本方案的網(wǎng)關(guān)吞吐量為0.795 kbps，同樣高于LoRaWAN協(xié)議方案。從上述測試結(jié)果可知，本方案在數(shù)據(jù)傳輸成功率和網(wǎng)關(guān)吞吐量方便較LoRaWAN協(xié)議方案有著較為明顯的優(yōu)勢。

綜合以上測試結(jié)果表明，本方案系統(tǒng)保留了LoRaWAN協(xié)議方案網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唵?、便于維護(hù)、時(shí)延較小的特點(diǎn)，同時(shí)相較于LoRaWAN協(xié)議方案具有更廣的覆蓋范圍、更高的數(shù)據(jù)傳輸成功率、更大的網(wǎng)關(guān)吞吐量等優(yōu)勢。為四表合一的智能表提供了更為可行的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表方案。為電力、自來水、熱力、燃?xì)獾葐挝惶岣吡斯ぷ餍屎头?wù)質(zhì)量的同時(shí)降低了運(yùn)營成本。

5 結(jié)論

本文將LoRa無線擴(kuò)頻通信技術(shù)與以太網(wǎng)相結(jié)合，自主設(shè)計(jì)LoRa的MAC子層協(xié)議，同時(shí)在該MAC子層協(xié)議引入TDMA機(jī)制并實(shí)現(xiàn)對中繼的兼容。文章從系統(tǒng)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、軟硬件平臺及節(jié)點(diǎn)工作流程等方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。并針對本方案的改進(jìn)機(jī)制進(jìn)行測試，搭建了兩種不同的測試方案分別測試本方案增加對中繼兼容的改進(jìn)和在MAC子層引入超幀機(jī)制的改進(jìn)效果。經(jīng)過兩種測試方案的測試結(jié)果表明，本系統(tǒng)方案針對LoRaWAN協(xié)議方案存在問題的改進(jìn)措施在各項(xiàng)參數(shù)上均有所提高，達(dá)到了設(shè)計(jì)本系統(tǒng)方案的目的，具有較為廣泛的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。