IRONWAN：提升 LoRaWAN 中重叠网络的可靠性

LoRaWAN 部署遵循一种自组织式的临时部署模型，已自然形成相互重叠的通信网络，它们共享无线频谱且彼此完全 unaware。LoRaWAN 使用 ALOHA 式通信，几乎不可能在不同所有者所属的网络间妥善调度传输。无法调度重叠网络将导致网络间干扰，从而增加节点到网关的消息丢失以及网关到节点的确认失败。随着 LoRaWAN 网络数量增加，该问题可能恶化。针对此问题，我们提出 IRONWAN，一种无需修改底层协议即可共享通信资源的无线覆盖网络。它利用无线通信的广播特性，实现网关间通信，以搜寻失败消息并传输已在重叠网络网关中接收并缓存的失败确认。IRONWAN 使用两种新算法：实时消息到达间隔预测器，用于提示服务器何时未收到预期的上行消息；干扰预测器，确保额外的网关间通信不会对通信带宽产生负面影响。我们在最多十个网关的 1000 节点模拟器以及 2 网关的 10 节点测试床上评估 IRONWAN。结果显示，IRONWAN 可实现最高 12% 更高的包投递率（PDR）和每节点接收的总消息数，同时将最小 PDR 提升最高 28%。这些改进节省了最高 50% 的节点能耗。最后，我们证明 IRONWAN 性能可与最优解（有线、集中式）媲美，而通信成本降低 2-32 倍。在某些场景下，与有线分布式网关间协议 FLIP 相比，IRONWAN 的 PDR 也高出最高 14%。