11、LoRa网络的信道接入技术与仿真工具解析

LoRa网络的信道接入技术与仿真工具解析

1. 改进CSMA协议的效果

在处理40字节的消息时，从交互式设备的输出情况能够看出，改进后的CSMA协议可以通过延迟交互式消息的传输，很好地避免冲突。在相关实验中，由于两个图像数据包之间的时间大于一个分布式帧间间隔（DIFS）加上17个信道活动检测（CAD）的随机退避计时器时间，所以在传输成功之前，传输仅延迟了一次。

实验还展示了接收图像的情况，在采用改进的CSMA协议时，接收的图像没有任何数据包丢失；而在没有信道接入机制（纯ALOHA）的情况下，给出了两个接收图像的示例。经过多次测试，从802.11协议改进而来的CSMA协议（进一步称为CSMALoRa 802:11），能够完全避免图像传感器和交互式设备出现数据包丢失的情况。

2. 信道活动检测可靠性问题

在各种远距离部署场景下对CSMA机制进行进一步测试时，发现随着距离的增加，CAD的可靠性会快速下降。虽然在几公里的距离上传输仍有可能成功，但当与发送者的距离约为1公里时（如果存在茂密植被，CAD可靠性甚至在400米时就可能开始下降），CAD就无法可靠地检测到整个传输过程。

例如，在发送者和执行CAD的设备之间相隔400米且中间有树木的情况下，CAD过程在正在进行的传输中多次未能检测到信道活动。这种在实际部署场景中CAD不可靠的问题，对载波监听（CS）机制产生了巨大的负面影响。在之前从802.11改进的CSMA协议中，不能再依赖CAD来检测信道在繁忙状态后何时真正空闲，也不能依靠成功的DIFS作为空闲信道指示来开始传输。不过，在长时间传输过程中，所有CAD尝试都失败的概率相当低。在所有测试中，在非视距条件下距离达到1公里时，任何传输过程中总会