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物联网(IoT)是蜂窝网络中的一个新范例,物联网应用也逐步发展为通信领域中的重要组成部分。目前全球有超过160亿的设备实现了互联,预计到2021年,全球互联设备数量将增长至280亿。在物联网应用中占比最大的是低功耗广域无线网(LPWAN)应用,LoRa作为LPWAN技术之一,也逐渐成为了物联网领域中的研究热点。LoRa工作在1GHz以下的频段,融合了前向纠错编码和数字扩频、自适应调速等传输技术,具有远距离、低功耗、低成本、抗干扰能力强等特点,是LPWAN中应用最为广泛、最具发展前景的技术。本文以LoRa为研究对象,以实现基于LoRa的窄带无中心自组网为研究目的,依据LoRa的官方标准LoRaWAN深入分析LoRa的工作原理,分析现有应用的不足,提出基于LoRa的窄带无线自组网路由协议,主要内容包括:(1)提出MAC层路由策略。将MAC层功能与路由功能结合,在MAC中进行实现。本策略基于自定义的物理地址和数据地址,通过在MAC层发送三种消息帧实现FSR路由协议,三种消息帧包括域定时器帧、链路状态帧和数据帧。其中,域定时器帧用于不同鱼眼域的链路状态信息包的周期性发送;链路状态帧中包含链路状态信息,用于获取整个网络的拓扑结构;数据帧包含的是用户数据。该策略避免了IP报头占据较大带宽的问题,与LoRa的窄带特性相适应,能够提高LoRa无线自组网的吞吐量。(2)改进FSR路由协议,设计AFSR路由协议并仿真。FSR路由协议是一种基于链路状态的表驱动路由协议,该协议需要通过周期性地向邻居节点分发链路状态信息来获取链路状态,这个过程会占用较多的带宽资源,不适合于LoRa窄带网络环境。因此本论文对链路状态信息的格式及分发策略进行了优化——在网络拓扑结构较为稳定的时候,只向邻居节点分发简单的自身节点信息,不包含邻居节点的链路状态信息;当网络拓扑结构发生变化时,向邻居节点分发标准的链路状态信息。这样可以极大地减少基于LoRa的窄带网络中的路由开销。最后,在OPNET中搭建基于LoRa的网络模型,并对AFSR协议进行建模和仿真,仿真结果表明该协议能够在LoRa窄带自组网中正常工作,与AODV路由协议相比,AFSR较大地提高了网络吞吐量。