11、LoRa网络的信道接入挑战与解决方案

LoRa网络的信道接入挑战与解决方案

在物联网（IoT）和无线传感器网络（WSN）领域，LoRa作为一种低功耗广域网（LPWAN）技术，得到了广泛的应用。然而，LoRa网络在密集环境中的信道接入面临着诸多挑战，本文将探讨这些挑战以及相应的解决方案。

1. 改进的CSMA协议

在处理40字节的消息时，改进的载波侦听多路访问（CSMA）协议表现出色。从交互式设备的输出可以看出，该协议通过延迟交互式消息的传输，有效地避免了冲突。在实验中，由于两个图像数据包之间的时间大于分布式帧间间隔（DIFS）加上17个信道活动检测（CAD）的随机退避时间，消息传输仅延迟了一次就成功了。

测试结果表明，基于802.11改进的CSMA协议（CSMALoRa 802:11），能够完全避免图像传感器和交互式设备的数据包丢失。

2. 信道活动检测可靠性问题

在不同的远程部署场景中对CSMA机制进行测试时，发现随着距离的增加，CAD的可靠性会迅速下降。当发送方与进行CAD的设备之间的距离约为1公里时（在植被茂密的环境中，距离400米时可靠性就可能开始下降），CAD可能无法可靠地检测到整个传输过程。

这种CAD不可靠性对载波侦听（CS）机制产生了巨大的负面影响。在之前基于802.11改进的CSMA协议中，无法再依靠CAD来确定信道在繁忙状态后何时真正空闲，也不能将成功的DIFS作为空闲信道的指示来开始传输。不过，在长传输过程中，所有CAD尝试都失败的概率相当低。在所有测试中，即使在非视距条件下距离达到1公里，任何传输过程中总会有一些成功的CAD。

3. 保护长消息的解决方案

针对CAD可靠性问题，需要采用不