用于地下 mMTC 的基于 LoRaWAN 的非地面网络连通性分析
网络与互联网体系结构
2025-08-28 v1
摘要
无线地下传感器网络通过实现对地下实体的监测，提供了显著的社会和经济效益。然而，在地面网络基础设施不可用或不可靠的恶劣环境中，WUSNs 的通信可靠性会下降。为应对这一挑战，我们探索了将埋藏的大规模机器类通信传感器与非地面网络（包括无人机、高空平台和低地球轨道卫星）集成的可行性，以为各种大规模地下监测应用建立地下到 NTN 的连通性。为评估地下到 NTN 连通性的有效性，我们开发了一个蒙特卡洛模拟器，该模拟器结合了多层地下衰减模型、用于各种 NTN 平台的 3GPP 经验路径损耗模型以及两种 LoRaWAN 调制方案，即 LoRa 和 LoRa 跳频扩频。我们的结果表明，LoRa SF7 是乡村环境中短距离 UAV 通信的有力候选者，而 LR-FHSS 调制由于其充足的链路预算和抗干扰能力，被证明是大规模 WUSNs 场景下 HAP 和 LEO 卫星平台的一种极具前景的选择。最后，我们证明，使用 LoRa 和 LR-FHSS 的地下到 NTN 连通性的成功概率受到监测环境、设备数量、埋藏深度和土壤体积含水率等因素的显著影响。
引用
@article{arxiv.2508.19350,
title = {Connectivity Analysis of LoRaWAN-Based Non-Terrestrial Networks for Subterranean mMTC},
author = {Kaiqiang Lin and Mohamed-Slim Alouini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.19350},
year = {2025}
}
备注
13 pages, 10 figures, 5 tables, submitted to IEEE IoTJ