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RTPL: A Real-Time Communication Protocol for LoRa Network
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AI
DOI：10.1145/3702209.png)
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摘要
En 中文
工业物联网（IIoT）正显著兴起于大规模和广域应用中，例如油田管理、智能电网管理、实时设备监控以及智慧城市的交通管理系统集成。传统工业自动化中的无线解决方案依赖于短距离无线技术（如WirelessHART和ISA100.11a），难以支持当今IIoT的广阔规模。为解决此局限性，我们提出采用LoRaWAN这一主流低功耗广域网络技术用于工业自动化。LoRaWAN应用于工业自动化存在一些独特挑战。任何工业自动化系统的基本构建模块是反馈控制回路，其很大程度上依赖实时通信。LoRaWAN传统上采用基于ALOHA的简单协议，无冲突避免机制，也无需通过信道空闲评估和随机退避机制来降低能耗，这使其不适合实时通信。现有针对短距离技术的实时协议因LoRaWAN的独特特性（如下行与上行频谱的不对称性、预定义的工作模式[或类别]以及通过正交扩频因子实现的并发接收）而无法直接应用。本文针对这些挑战，提出RTPL——一种适用于LoRaWAN网络的实时通信协议。RTPL是一种低开销、无冲突的通信协议，允许低能耗设备自主进行实时通信，并利用了LoRa的并行通信能力。我们在LoRa设备上实现了该方案，并通过物理实验和广泛仿真进行了评估。所有结果表明，与传统的LoRaWAN相比，RTPL在平均实时性能上提升了75%，且未牺牲吞吐量或能耗。
Keyword:
Low-Power Wide-Area Network
LoRa
LoRaWAN
Industrial Internet-of- Things
Internet-of-Things
Cyber Physical Systems
Closed Loop
期刊
IF:
2.6
论文数:
237
被引数:
2.3K
机构
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