中文引用格式： 余欣如，蘇淑靖，蔡磊. 基于LoRa的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(10)：57-62.
英文引用格式： Yu Xinru，Su Shujing，Cai Lei. Design of wireless sensor network based on LoRa[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：57-62.
引言
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things, IoT)通信技術(shù)分為有線和無(wú)線通信兩大類[1]。其中，有線通信存在成本高、施工和調(diào)試過(guò)程繁瑣、維護(hù)擴(kuò)展困難等普遍局限性。而無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)融合分布式信息處理技術(shù)，具有組網(wǎng)靈活、互動(dòng)友好等優(yōu)勢(shì)，能簡(jiǎn)化設(shè)備和通信網(wǎng)絡(luò)，節(jié)約成本，是提升IoT監(jiān)測(cè)管理水平的優(yōu)勢(shì)技術(shù)。近年來(lái)，WSN在IoT中得到廣泛應(yīng)用[2-8]，包括醫(yī)療、交通、家居、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等多種通信場(chǎng)景。
IoT中有許多先進(jìn)的WSN可供選擇[9]。Woo-García等基于Wi-Fi和樹狀拓?fù)浣⒘擞糜诃h(huán)境檢測(cè)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)[10]；朱新強(qiáng)等基于STM32單片機(jī)設(shè)計(jì)了煤礦環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)[11]，并利用ESP8266 Wi-Fi模塊實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與PC端之間的無(wú)線通信。但Wi-Fi的通信距離較短，且功耗高、節(jié)點(diǎn)少，網(wǎng)絡(luò)不易擴(kuò)展。曹現(xiàn)剛等基于ZigBee協(xié)議設(shè)計(jì)了礦用設(shè)備數(shù)據(jù)采集分站[12]；冼鋰東等基于ZigBee設(shè)計(jì)了機(jī)房物料管理系統(tǒng)[13]；石云東等基于ZigBee設(shè)計(jì)了煤礦遠(yuǎn)程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[14]。但ZigBee使用2.4 GHz頻段，導(dǎo)致信號(hào)穿透能力較差、覆蓋范圍較小，僅適用于短距離傳輸，不適合大范圍鋪設(shè)監(jiān)測(cè)。
LoRa是基于擴(kuò)頻技術(shù)的低功耗、遠(yuǎn)距離的WSN，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和組網(wǎng)便捷的優(yōu)勢(shì)，可有效防止同頻串?dāng)_。綜上所述，本文基于LoRa設(shè)計(jì)了一種無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，在MAC層協(xié)議中進(jìn)行了防碰撞機(jī)制和功率自適應(yīng)的設(shè)計(jì)，使得本網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延小、功耗低，能夠?qū)崿F(xiàn)多終端、遠(yuǎn)距離的可靠無(wú)線通信。
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作者信息：
余欣如，蘇淑靖，蔡磊
（中北大學(xué) 儀器與電子學(xué)院 省部共建動(dòng)態(tài)測(cè)試技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030051）
