面向地下 LoRa 网格网络的位置-能源感知路由策略
网络与互联网体系结构
2025-10-07 v1
摘要
虽然 LoRa 主要用于单跳 LoRaWAN 协议, 但 recent advancements 已将其应用扩展到多跳网格拓扑。设计高效的 LoRa 网格路由仍具挑战性, 由于 LoRa 的低数据速率和基于 ALOHA 的 MAC。先前的工作常将常规协议应用于低流量、地面网络, 这些网络受严格的占空比限制, 或使用地下环境中的 flooding 方法。然而, 这些方法由于控制开销、确认帧和冗余重传, 在低数据速率网络中未有效利用有限的可用网络带宽。本文引入一种新颖的位置-能源感知路由策略, 专为地下 LoRa 网格网络设计, 以提升最大吞吐量和能源效率, 同时保持高的数据包交付比。该机制以轻量级的位置学习阶段开始，使 LoRa 重复器确定其相对位置并收集路由信息。随后, 网络通过自适应路由完全就绪, 利用待机 LoRa 重复器进行数据包碰撞和丢失的恢复, 以及能源感知的路由切换以平衡重复器之间的电池消耗。代表性地下网络上的仿真结果表明, 与以前针对高流量优化的 flooding 方法相比, 最大吞吐量提高 185%, 能源消耗降低 75%。
引用
@article{arxiv.2510.03714,
title = {A Position- and Energy-Aware Routing Strategy for Subterranean LoRa Mesh Networks},
author = {Nalith Udugampola and Xiaoyu Ai and Binghao Li and Henry Gong and Aruna Seneviratne},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.03714},
year = {2025}
}