Long Range Wide Area Network: A Simulation Module for ns-3
长距离（LoRa）是一种用于物联网（IoT）的无线通信技术，能够以低功耗和低数据速率为设备提供宽覆盖网络。本文提出并描述了一个基于LoRa物理层和数据链路层模型的LoRa无线网络仿真模块，以便在大规模网络中对LoRa性能进行基于仿真的评估。物理层模型使用通过在不同场景下执行的实际测量来估计的路径损耗参数。数据链路层模型依赖于类似Aloha的介质访问协议。物理层和数据链路层的模型都在ns-3模块中实现。该模块的行为和性能进行了研究，通过一组实验，显示的NS-3模拟和测量的一致性在一个真正的LoRa测试平台。最后，仿真模块范围的评估表明，该模块的时间复杂度是指数。
2018-11-20 cs.NI
JMAC Protocol: A Cross-Layer Multi-Hop Protocol for LoRa
针对LoRa等LPWAN技术在非视距场景覆盖不足、单小区设备容量有限的问题，本文提出基于预测唤醒的跨层多跳JMAC协议，借助LoRa低功耗特性与无线网络网状能力扩展覆盖、提升容量，经OMNeT++仿真验证性能表现良好。
2023-12-12 cs.NI
Long-Range Time-Synchronisation Methods in LoRaWAN-based IoT
LoRa（远程）是一种LPWAN（低功耗广域网）协议，是物联网家族的一部分，专注于长达14公里的远程通信，尽管具有固有的延迟传输。分析了三种基于物联网的时间同步方法，并通过系统的关键文献综述来衡量其有效性。这些方法包括基于GNSS的方法、现成的GPS硬件重新定位方法和LongShoT方法，分别在车辆自组织网络（VANET）、无线传感器网络（WSN）和远程广域网（LoRaWAN）的上下文中。尽管这三种方法中有两种不是LoRaWAN特定的，但研究中获得的发现适用于拟议方法中的LoRa背景。提出了一种专门针对LoRa选择时间同步方法的方法，其中考虑了同步目标、能耗和成本、场景和安全分析、应用要求、微控制器要求和收发器要求的每一项要求。这些之后是一个细粒度的方法来选择一个特定的时间同步方法。由此产生的方法可能不仅在研究领域有影响，从业者可能会采用此文献综述作为对时间同步方法和LoRa遇到的障碍的基线理解，但是LoRaWAN应用程序的开发人员可能会采用其中概述的分析方法。
2021-06-23 cs.NI
SS5G: Collision Resolution Protocol for Delay and Energy Efficient LoRa Networks
未来的5G和物联网（IoT）应用将严重依赖远程通信技术，如低功耗无线局域网（LPWAN）。特别是，构建在LoRa物理层上的LoRaWAN正在学术界和工业界聚集越来越多的兴趣，以实现低成本节能的物联网无线传感器网络，例如，大范围的环境监测。虽然其通信范围可能高达20公里，但LoRaWAN中可实现的比特率仅限于每秒几个比特。在发生冲突的情况下，感知速率由于分组丢失和重传而进一步降低。首先，为了减轻冲突的有害影响，我们提出了一种解码算法，能够解决几个叠加的LoRa信号。我们提出的方法利用叠加信号的轻微去相干化和LoRa物理层的特定特征。其次，我们设计了一个完整的MAC协议，使冲突解决。仿真结果表明，该方法在系统吞吐量、能量效率和时延方面均优于传统LoRaWAN。这些结果表明，我们的方案非常适合5G和物联网系统，因为它们的主要目标之一是在这些性能目标之间提供最佳权衡。
2018-09-21 cs.NI
Attack-Aware Data Timestamping in Low-Power Synchronization-Free LoRaWAN
LoRaWAN等低功耗广域网技术有望从地理分布的传感器收集低速率监测数据，其中为传感器数据添加时间戳是一项关键的系统功能。本文考虑了一种基于网关处的信号到达时间对LoRaWAN上行链路数据进行时间戳的免同步方法，该方法很好地匹配LoRaWAN的单跳星形拓扑，并从传输时间戳和始终同步终端设备的时钟中释放带宽。然而，我们表明，这种方法是容易受到{ \em帧延迟攻击}组成的恶意帧冲突和延迟重放。真实实验表明，该攻击可以影响大面积的终端设备，最大可达约$50,000\,\text{m}^2$。从更广泛的意义上说，该攻击威胁到任何需要及时交付LoRaWAN帧的系统功能。为了解决这一威胁，我们提出了一种$\mathsf{LoRaTS}$网关设计，该设计集成了商品LoRaWAN网关和低功耗软件定义的无线电接收器，以跟踪终端设备的固有频率偏差。基于LoRa线性调频扩频调制的分析模型，我们开发了信号处理算法，以高精度估计频率偏差，超出LoRa默认解调的精度。精确的频率偏差跟踪能力能够检测到引入额外频率偏差的攻击。大量的实验表明了我们的方法的有效性。
2020-04-11 cs.NI
LoRaWAN in the Wild: Measurements from The Things Network
远程广域网（LoRaWAN）规范于2015年发布，主要是通过促进长距离无线通信来支持物联网。自2015年以来，LoRaWAN的推出和采用出现了急剧增长。据我们所知，我们是第一个对LoRaWAN（即物联网）的性能、功能和用例进行广泛测量、分析和建模的公司。如本文所述，我们的测量数据涵盖了LoRaWAN生产级部署的早期阶段。特别是，我们分析了数据包有效载荷，无线电信号质量和时空方面，以建模和估计LoRaWAN的性能。我们还使用我们的实证研究结果在模拟中估计的数据包丢失。
2017-06-09 cs.NI
Partial Symbol Recovery for Interference Resilience in Low-Power Wide Area Networks
近年来，低功耗广域网（LPWAN）在各种物联网（IoT）应用的非授权频段中激增。由于超低的传输功率和长的传输持续时间，LPWAN设备不可避免地遭受高功率的交叉技术干扰（CTI），例如来自Wi-Fi的干扰，共存于同一频谱中。为了缓解这个问题，本文介绍了部分符号恢复（PSR）方案，以提高CTI弹性的LPWAN。我们在LoRa上验证了我们的想法，LoRa是一种广泛采用的LPWAN技术，作为概念证明。在PHY层，尽管CTI具有高得多的功率，但与LoRa符号相比，其持续时间相对较短，使得LoRa符号的一部分未被损坏。此外，由于其高冗余性，符号内的LoRa芯片高度相关。这开启了仅用部分芯片检测LoRa符号的可能性。通过使用时频分析检查LoRa符号中的独特频率模式，我们的设计有效地检测出没有CTI的干净LoRa芯片。这使得PSR能够仅依赖干净的LoRa芯片成功地从通信故障中恢复。我们使用真实世界的测试平台评估我们的PSR设计，包括SX 1280 LoRa芯片和USRP B210，在各种情况下的Wi-Fi干扰下。大量的实验表明，我们的设计提供了可靠的数据包恢复性能，成功地将LoRa数据包接收率从45.2%提高到82.2%，性能增益为1.8倍。
2021-09-08 cs.NI eess.SP
LoRaConnect: Unlocking HTTP Potential on LoRa Backbones for Remote Areas and Ad-Hoc Networks
提出LoRaConnect系统，通过LoRaWeb硬件绑定WiFi热点并利用缓存、同步与消息切片机制，在LoRa骨干网上实现HTTP访问，实测在多场景下显著提升吞吐量与延迟性能。
2025-06-26 cs.CY cs.NI cs.SY
LoRa-Based Localization: Opportunities and Challenges
具有远距离通信能力和低功耗的低功耗广域网（LPWAN）技术对于形成由许多地理上分布的对象组成的物联网（IoT）将是重要的。在各种出现的LPWAN技术中，LoRa由于其开放的规范和网关基础设施而受到最多的研究关注，这与其他LPWAN技术的封闭设计和/或管理的网关基础设施不同。虽然现有的关于LoRa的研究主要集中在网络连接和性能上，但LoRa终端设备的准确定位在很大程度上仍然是一个悬而未决的问题。在本文中，我们讨论和分析了与本地化相关的LoRa物理层特性。我们的讨论和分析说明了实施基于LoRa的本地化的机遇和挑战。
2019-01-02 cs.NI
DeepSense: Enabling Carrier Sense in Low-Power Wide Area Networks Using Deep Learning
在过去的几年里，像LoRa、Sigfox和802.11ah这样的低功耗广域网不断涌现，每一种网络都使用不同的、有时是专有的编码和调制方案，工作在本底噪声以下，并在相同的频带上工作。我们介绍了DeepSense，这是第一个载波侦听机制，即使信号低于噪声基底，也可以实现低功耗广域网的随机访问和共存。我们的关键见解是，任何低于噪声基底的通信协议都必须在物理层使用编码。我们表明，神经网络可以被用作一个通用的算法框架，可以学习的编码机制，这些协议，以识别隐藏在噪声中的信号。我们的评估表明，DeepSense可以在26种不同的LPWAN协议和配置下执行载波侦听，并且可以在存在频移和并发传输的情况下运行。除了载波侦听之外，我们还证明了DeepSense可以通过在21种不同的LoRa配置之间进行分类并根据信号强度灵活地调整比特率来支持多比特率LoRa网络。在多速率LoRa网络的部署中，DeepSense将附近设备的比特率提高了4倍，并将可以连接到校园范围网络的位置数量增加了1.7倍。
2019-04-24 cs.NI
Tackling Contention Through Cooperation: A Distributed Federation in LoRaWAN Space
低功耗广域网（LPWAN）在物联网市场中发挥着关键作用，其中LoRaWAN被认为是领先的解决方案。尽管LoRaWAN有吸引力，但研究表明，LoRaWAN目前的竞争管理机制无法扩展。本文通过引入FLIP来解决LoRaWAN上的争议，FLIP是LoRaWAN的完全分布式和开放式架构，从根本上重新思考了LoRa网关应该如何管理和协调。FLIP将LoRa网关转换为联合网络，为漫游提供固有支持，同时使用共识驱动的负载均衡解决争用问题。FLIP提供与LoRaWAN相同的安全保证，与现有的网关硬件兼容，并且不需要对终端设备硬件或固件进行更新。这些功能确保了FLIP的实用性，并为其采用提供了一条途径。我们评估了FLIP在大规模实际部署中的性能，并证明了FLIP与LoRaWAN相比可以提供可扩展的漫游和改进的争用管理。FLIP在传统LoRa网关的资源限制内实现了这些优势，并且不需要服务器硬件。
2020-02-18 cs.NI
Using a small number of devices to experimentally estimate the packet delivery ratio on a lorawan network with a large number of end devices
在本文中，所提出的方法进行实验的设备数量少，用于评估系统与大量的设备。提出了一种用于评估LPWAN（Long Range Wide Area Networks，LoRaWAN）网络性能的软件包。示出了应用于LoRaWAN网络的该软件系统的操作的示例，用于在实现该技术时估计从多个设备到基站的消息递送的概率。该技术可用于评估其他LPWAN网络的性能。
2019-08-18 cs.NI
Beyond 5G Low-Power Wide-Area Networks: A LoRaWAN Suitability Study
在本文中，我们讨论了低功耗广域网（LPWAN）在蜂窝物联网（IoT）基础设施中的作用，以支持5G以外的下一代无线系统中的大规模机器类型通信（mMTC）。我们首先介绍了当前LPWAN系统的性能分析，特别是LoRaWAN，在覆盖范围和吞吐量方面。为了得到更全面的认识，本文将解析方法和网络仿真相结合。接下来，我们确定可能的性能瓶颈，推测未来物联网应用的特征，并寻求确定可能克服所确定缺点的现有技术的潜在增强功能。
2020-02-19 cs.NI cs.PF eess.SP
LoRa Throughput Analysis with Imperfect Spreading Factor Orthogonality
LoRa是为未来物联网（IoT）设备启用低功耗广域网（LPWAN）的有前途的技术之一。虽然LoRa允许灵活地适应覆盖范围和数据率，但它会受到固有类型的干扰：具有相同扩频因子（SF）的终端设备受到冲突的同SF干扰，以及具有不同SF的终端设备经历冲突的SF间干扰。目前大多数的工作都考虑了不同SF之间的完美正交性。在这项工作中，我们提供了上行链路中可实现的LoRa吞吐量的理论分析，其中包括特定于LoRa的捕获条件。结果表明，我们的分析，尽管近似的准确性，和吞吐量损失不完美的SF正交性，在不同的SF分配。我们的分析将使特定的SF分配机制的设计，在吞吐量进一步增强。
2018-03-17 cs.NI
Experimental Evaluation of LPWAN Technologies: mioty, LoRaWAN, Sigfox, NB-IoT, and LTE-M in Deep Indoor Environments
IDiAL -- Institute for the Digital Transformation of Application；Living Domains Dortmund University of Applied Sciences
本文通过实验比较了mioty、LoRaWAN、Sigfox、NB-IoT和LTE-M五种LPWAN技术在深室内环境中的建筑穿透性能，使用廉价商用设备进行实测，并将结果集成到多特蒙德应用科学大学的计量系统中。
2026-05-22 cs.NI
Performance Evaluation of the LoRa Protocol in the context of Smart Meter
近年来，低功耗广域网（LPWAN）在物联网（IoT）应用中的使用越来越多。为了展示LPWAN技术在现实智能计量场景中的应用，我们建立并实现了一个广泛使用的LPWAN协议，称为LoRaWAN。在这项研究中，LoRaWAN是通过使用Multitech设备（端节点和网关）实现的，并针对不同的物理条件（例如位置，距离等）评估网络的性能。以及链路参数（例如，数据率、传输功率等），根据欧洲法规。为了评估网络的性能，我们在不同的室内和室外场景中收集了不同位置的上行链路数据包。我们的研究结果表明，LoRaWAN易于设置，可配置，可扩展，并且在实时智能计量应用中表现良好。此外，有必要评估物理条件，以选择可用的系统参数来部署强大的LoRaWAN网络。
2019-07-04 cs.NI
Federated Learning Over LoRa Networks: Simulator Design and Performance Evaluation
本文开发了基于Python的仿真器，集成Flower和LoRaSim框架，评估LoRa网络上的集中式联邦学习，重点研究FEC等传输参数对FL性能和收敛的影响，为通信协议设计提供见解。
2025-08-14 cs.NI
A Model for Reliable Uplink Transmissions in LoRaWAN
远程广域网（LoRaWAN）技术提供了一种简单的解决方案，可以在各种应用中为低功耗物联网（IoT）网络提供低成本服务。目前对LoRaWAN网络的评估依赖于模拟或早期测试，这通常非常耗时，并妨碍了对设计空间的有效探索。本文提出了一种分析模型来计算A类LoRaWAN中可靠上行链路（UL）数据传输的延迟和能耗。使用真实网络测试台以及基于ns-3 LoRaWAN模块的模拟实验来评估分析模型。由此产生的比较证实，该模型准确地估计所考虑的环境中的延迟和能量消耗。该模型的价值通过其应用程序来证明，以评估终端设备的数量和数据帧重传的最大数量对延迟和能量消耗的确认UL数据传输在LoRaWAN网络中的影响。该模型可用于优化未来LoRaWAN网络中的不同传输参数。
2020-09-20 cs.NI
Experimental Evaluation of LoRaWAN in NS-3
远程广域网（LoRaWAN）是一种开放的媒体访问控制（MAC）层技术，旨在实现大量低功耗网络设备的远程连接。这项工作概述了LoRaWAN技术的关键方面，并介绍了我们使用最先进的网络模拟器（NS-3）在不同网络设置中对A类LoRaWAN设备进行广泛评估所取得的结果。首先，我们关注单个设备及其移动性。我们进一步在设备数量和流量强度不断变化的扩展网络场景中进行了评估。特别是，我们评估的数据包传输率（PDR），上行链路（UL）的吞吐量，并在不同的环境中确认和未经确认的UL传输的子带利用率。我们的研究结果为未来的努力提供了新的见解，以优化LoRaWAN性能，用于具有低功耗终端设备的不同大规模物联网（IoT）应用。
2020-09-20 cs.NI
Analysis of LoRaWAN Uplink with Multiple Demodulating Paths and Capture Effect
低功耗广域网（LPWAN），例如基于LoRaWAN协议的网络，被视为大量物联网应用和服务的推动者。在这项工作中，我们通过分析LoRa帧的帧成功概率（FSP）来评估LoRaWAN的可扩展性，同时考虑到接收网关的捕获效果和并行解调路径的数量。我们的模型基于常用的{SX 1301网关芯片组}，它能够同时解调{多达} 8帧;然而，该模型的结果可以推广到具有任意数量的解调路径的架构。我们还介绍并研究了{三}种用于扩频因子（SF）分配的策略。每个策略都根据覆盖范围{概率}、{FSP}和{吞吐量}进行评估。总体结论是，多个解调路径的存在引入了LoRa随机接入方案的分析和性能的显着变化。
2019-02-07 cs.NI
LoRa Backscatter: Enabling The Vision of Ubiquitous Connectivity
将连接性嵌入数十亿日常物品的愿景与现有通信技术的现实相吻合--现有的无线技术无法以数十微瓦的功率提供可靠的远距离通信，而且成本不到一角钱。虽然反向散射是低功率和低成本的，但已知其限于短距离。本文推翻了这种关于后向散射的传统观点，提出了第一个广域后向散射系统。我们的设计可以成功地从RF源和接收器之间的任何位置反向散射，间隔475米，同时与商品LoRa硬件兼容。此外，当我们的反向散射设备与RF源位于同一地点时，接收器可以远至2.8 km。我们将我们的系统部署在一个4，800 $ft^{2}$（446 $m^{2}$）的房子，分布在三个楼层，一个13，024 $ft^{2}$（1210 $m^{2}$）的办公区，覆盖41个房间，以及一英亩（4046 $m^{2}$）的蔬菜农场，并表明我们可以实现可靠的覆盖，只使用一个射频源和接收器。我们还建立了一个隐形眼镜的原型，以及一个灵活的表皮贴片装置连接到人类皮肤。我们表明，这些设备可以可靠地反向散射数据在3,328 $ft^{2}$（309 $m^{2}$）的房间。最后，我们展示了LoRa反向散射IC的设计草图，该草图显示，它的规模成本不到一角钱，功耗仅为9.25 $μ$ W，比LoRa无线电芯片组低1000倍以上。
2017-05-16 cs.NI
LoRa in the Field: Insights from Networking the Smart City Hamburg with RIOT
互联的传感器和执行器已经缩小到小型嵌入式设备，如可穿戴设备，同时满足互联网边缘的大规模部署：物联网（IoT）。这些物联网设备中的许多都运行在低功耗电池上，并且被迫在非常有限的资源上运行，即缓慢的CPU，微小的内存和低功耗无线电。在这种情况下，建立一个节能、无线且仍覆盖广泛区域的网络基础设施是一个更大的挑战。LoRa是一种低复杂度的远程无线电技术，它试图满足这些挑战.随着LoRaWAN广泛部署的网络模型已经建立，它享有开放的公共LoRaWAN传播，如与TheThingsNetwork的基础设施.在本文中，我们报告了我们在汉堡MONICA项目中开发和部署基于LoRa的智慧城市应用的经验。我们的贡献是双重的。首先，我们描述了基于友好的物联网操作系统RIOT的端到端物联网应用的设计和实现。其次，我们报告了在汉堡市的几次公共活动中对我们的大型田间试验进行的测量和评估。我们的研究结果表明，LoRaWAN为各种智慧城市用例和物联网应用提供了合适的通信层，但也确定了其局限性和弱点。
2020-03-19 cs.NI
Balancing the Energy Consumption and Latency of Over-the-Air Firmware Updates in LoRaWAN
针对LoRaWAN中FUOTA能耗与延迟的平衡问题，提出一种通过顺序使用LoRa扩频因子并调整传输次数来实现能耗与延迟可调权衡的方案。
2025-08-14 cs.NI
How Agile is the Adaptive Data Rate Mechanism of LoRaWAN?
基于LoRaWAN的低功耗广域网旨在通过利用有限的无线电资源为大量设备提供远程连接。自适应数据率（ADR）机制通过在链路质量不可避免地随时间改变时对各个终端设备的通信参数进行运行时适配来控制这些资源到各个终端设备的分配。本文提供了最近发布的LoRaWAN规范（v1.1）中提出的ADR技术的详细性能分析。我们发现，ADR技术缺乏灵活性，以适应不断变化的链路条件，需要数小时到数天的时间来收敛到一个可靠的和节能的通信状态。作为改善这种情况的重要一步，我们然后改变ADR技术中的不同控制旋钮或参数，以观察它们对收敛时间的影响。
2018-08-28 cs.NI
Optimum LoRaWAN Configuration Under Wi-SUN Interference
智能公用事业网络（SUN）多年来一直依赖于Wireless-SUN（Wi-SUN）规范。最近，从业者和研究人员已经考虑将低功耗广域网（LPWAN）（如LoRaWAN）用于SUN应用。由于在同一区域部署不同的技术并共享未经许可的频段，人们可以预期这些网络会相互干扰。本文构建了LoRaWAN模型，以优化网络参数，同时考虑技术间干扰。我们的分析模型考虑了LoRaWAN从IEEE 802.15.4g网络接收的干扰，这些网络构成了Wi-SUN系统的底层。我们推导出封闭形式的方程在这种情况下的LoRaWAN的预期可靠性。我们用这些技术之间相互作用的实际测量数据来设置模型参数。最后，我们提出了两种优化算法来确定最佳LoRaWAN配置，给定目标最低可靠性水平。该算法最大限度地提高通信范围或用户的数量上的最小用户数，最小通信范围，和最低可靠性的约束。我们通过数值分析和仿真验证了模型和算法。所提出的方法是有用的工具，规划干扰限制网络的最低可靠性的要求。
2019-12-11 cs.NI eess.SP
Does Bidirectional Traffic Do More Harm Than Good in LoRaWAN Based LPWA Networks?
为了满足物联网应用的要求，对低功耗、长距离和低成本连接的需求导致了低功耗广域（LPWA）网络技术的出现。这些技术以低成本无线连接大量地理上分散的设备的前景继续吸引学术界和商业界的大量关注。尽管这些技术的性能尚未完全了解，但已经进行了几次推广。鉴于这些事态发展，需要有进行“假设分析”和部署前研究的工具，以了解设计时所作选择的影响。虽然LPWA领域有几种有前途的技术，但本文特别关注LoRa/LoRaWAN技术。特别是，我们提出了LoRaWANSim，一个模拟器，扩展了LoRaSim工具，增加了对LoRaWAN MAC协议的支持，该协议采用双向通信。这是任何其他LoRa模拟器都不具备的突出功能。随后，我们通过广泛的模拟提供了对基于LoRaWAN的网络性能的重要见解。特别是，我们表明，可实现的网络容量在早期的研究报告是相当乐观的。下行链路业务的引入会对上行链路吞吐量产生重大影响。LoRaWAN规范中推荐的传输尝试次数可能并不总是最佳选择。我们还强调了能源消耗与可靠性的权衡与选择的重传尝试的次数。
2017-12-14 cs.NI
Accelerating Update Broadcasts Over LoRaWAN Downlink via D2D Cooperation
School of Electrical and Computer Sciences, Indian Institute of Technology Bhubaneswar（印度布巴内斯瓦尔理工学院电气与计算机科学学院）
通过设备协作机制加速LoRaWAN下行链路的更新广播，显著减少交付时间，提升物联网的安全性和边缘智能效率。
2026-01-26 cs.NI
Enabling Edge processing on LoRaWAN architecture
本文提出 \edgelora 系统架构，在保持向后兼容与数据安全的前提下将边缘处理引入 LoRaWAN，有效解决数据可扩展性问题，显著降低延迟与带宽需求并提升安全隐私。
2024-02-16 cs.NI
Mitigating Inter-network Interference in LoRa Networks
长距离（LoRa）是一种用于构建低功耗广域网（LPWAN）网络的流行技术。考虑到LoRa的普及，很可能会有多个独立的LoRa网络部署在附近。在这种情况下，相邻网络会产生干扰，必须找到对抗这种干扰的方法。在本文中，我们研究了使用定向天线和使用多个基站作为处理网络间干扰的方法。定向天线在不增加传输能量成本的情况下增加接收器处的信号强度。因此，提高了在干扰情况下成功解码消息的概率。多个基站可替换地用于提高在噪声环境中接收消息的概率。我们通过仿真比较了这两种方法的有效性。我们的研究结果表明，这两种方法都能够提高LoRa网络在干扰环境中的性能。然而，结果表明，使用多个基站明显优于使用定向天线。例如，在从600个节点收集数据的设置中，这些节点被每个具有600个节点的四个网络干扰，使用三个基站将数据提取速率（DER）从0.24提高到0.56，而定向天线的使用仅提供增加到0.32。
2016-11-02 cs.NI
On LoRaWAN Scalability: Empirical Evaluation of Susceptibility to Inter-Network Interference
最近出现在舞台上，低功耗广域网（LPWAN）目前正受到广泛关注。在本文中，我们研究了一种LPWAN技术（即LoRaWAN）对网络间干扰的敏感性。通过采用经过认证的商业收发器的过度经验测量，我们表征了调制编码方案（LoRaWAN称为数据率（DR））的发射机和发射机在EU 868 MHz频带中操作时成功的数据包传输概率的影响。我们表明，在现实中，在同一频率信道中的不同DR的传输可以相互产生负面影响，高DR的干扰比低的影响更严重。此外，我们表明，LoRa调制的DR受干扰的影响远小于FSK调制的。重要的是，所呈现的结果提供了对LoRa LPWAN技术的网络级操作的深入了解，特别是其可扩展性潜力。研究结果也可作为仿真和分析的参考，或为实际应用定义通信参数。
2017-04-13 cs.NI
FAST-LoRa: An Efficient Simulation Framework for Evaluating LoRaWAN Networks and Transmission Parameter Strategies
Technical University of Cartagena（卡塔赫纳理工大学）；University of Innsbruck（因斯布鲁克大学）
FAST-LoRa是一种高效的仿真框架，用于快速评估LoRaWAN网络和传输参数策略，通过分析模型和矩阵运算实现高效计算，减少仿真时间达三个数量级。
2025-07-31 cs.ET cs.NI
Attack-Aware Synchronization-Free Data Timestamping in LoRaWAN
LoRaWAN等低功耗广域网技术有望从地理分布的传感器收集低速率监测数据，其中为传感器数据添加时间戳是一项关键的系统功能。本文考虑了一种基于网关处的信号到达时间对LoRaWAN上行链路数据进行时间戳的免同步方法，该方法很好地匹配LoRaWAN的单跳星形拓扑，并从传输时间戳和始终同步终端设备的时钟中释放带宽。然而，我们表明，这种方法是容易受到{ \em帧延迟攻击}组成的恶意帧冲突和延迟重放。真实实验表明，该攻击可以影响大面积的终端设备，最大可达约$50,000\,\text{m}^2$。从更广泛的意义上说，该攻击威胁到任何需要及时交付LoRaWAN帧的系统功能。为了解决这一威胁，我们提出了一种$\mathsf{LoRaTS}$网关设计，该设计集成了商品LoRaWAN网关和低功耗软件定义的无线电接收器，以跟踪终端设备的固有频率偏差。基于LoRa线性调频扩频调制的分析模型，我们开发了信号处理算法，以高精度估计频率偏差，超出LoRa默认解调的精度。精确的频率偏差跟踪能力能够检测到引入额外频率偏差的攻击。我们还研究并实施了一种更狡猾的攻击，使用先进的无线电设备来消除频率偏差。为了解决这个狡猾的攻击，我们提出了一个伪随机间隔跳频方案，以提高我们的频率偏差跟踪方法。大量的实验表明，我们的方法在部署与真正的影响因素，如温度变化的有效性。
2021-07-10 cs.CR cs.NI
Performance Evaluation of LoRa for IoT Applications in Non-Terrestrial Networks via ns-3
University of Padova（帕多瓦大学）
本文通过ns-3模拟模块评估LoRa在非地球轨道网络中支持大规模物联网连接的可行性与性能，发现LoRa能有效支持地面到低地球轨道卫星的直接通信，但需网络优化以减少碰撞概率。
2025-09-02 cs.NI cs.PF
Flying Drones to Locate Cyber-Attackers in LoRaWAN Metropolitan Networks
FOLLOWME项目研究利用无人机结合网络遥测与无线定位，在LoRaWAN城域网中定位并追踪移动网络攻击者，以解决攻击溯源难题。
2025-09-19 cs.CR cs.NI
Hybrid Coded Replication in LoRa Networks
低功耗广域网（LPWAN）是面向物联网（IoT）应用（包括工业自动化）的无线连接解决方案。在几种LPWAN技术中，LoRaWAN已被研究界和行业广泛关注。然而，LoRaWAN的可靠性和可扩展性仍然不确定。提高LoRaWAN可靠性的技术之一是消息复制，它利用了时间分集。本文提出了一种新的混合编码消息复制方案，交织简单重复和最近提出的编码复制方法。我们分析了最低可靠性要求下的优化方案，并表明，它提高了网络性能，而不需要额外的传输功率相比，竞争的复制技术。
2020-01-09 cs.NI eess.SP
Hybrid Low-Power Wide-Area Mesh Network for IoT Applications
物联网（IoT）的最新进展使得能够使用IoT设备从不同环境收集数据汇集。然而，尽管低功耗通信技术的快速发展，物联网网络的部署仍然面临着许多挑战。在本文中，我们提出了一种混合，低功耗，广域网（LPWAN）结构，可以通过利用sub-GHz远程无线电和2.4 GHz短程无线电在物联网设备上实现广域通信覆盖和低功耗。具体来说，我们使用LoRa构建了一个低功耗网状网络，LoRa是一种物理层标准，可以使用自定义时分多址（TDMA）提供长距离（公里）点对点通信。此外，我们通过启用ANT（一种超低功耗、短距离通信协议）来扩展网状网络的功能，以满足密集设备部署中的数据汇集。第三，我们展示了混合网络的性能与两个现实世界的部署在普渡大学校园和大学拥有的农场。结果表明，这两种网络在成本、覆盖范围和功耗方面都比LoRaWAN等其他物联网解决方案具有更大的优势。
2020-06-22 cs.NI
Capture Aware Sequential Waterfilling for LoraWAN Adaptive Data Rate
针对 LoRaWAN 资源分配粗糙的问题，提出捕获感知的序列注水扩频因子分配策略，通过均衡空中时间、跨网关平衡 SF 并考虑信道捕获，使网络容量较 ADR 最高提升38%。
2019-11-14 cs.NI
A Survey on Scalable LoRaWAN for Massive IoT: Recent Advances, Potentials, and Challenges
综述LoRaWAN在物理层和MAC层的可扩展性挑战及现有解决方案，涵盖SF/信道分配、新拓扑和信号处理，总结优缺点并指出未来方向。
2023-05-16 cs.NI eess.SP
Contact-Aware Opportunistic Data Forwarding in Disconnected LoRaWAN Mobile Networks
LoRaWAN是领先的低功耗广域网（LPWAN）架构之一。它最初设计用于由静态传感器或物联网（IoT）设备和静态网关组成的系统。它最近进行了更新，引入了纳秒时间戳等新功能，这些功能打开了应用程序，使LoRaWAN能够用于移动终端跟踪和定位。在这种移动场景中，由于障碍物或深度衰落的干扰，设备可能暂时失去与网关的通信，导致吞吐量降低和数据传输延迟。为了克服这个问题，我们提出了一个新的数据转发方案。设备可以将其数据转发到附近的设备，这些设备与网关联系的概率更高，而不是将数据保存到下一次与网关联系。我们提出了一个新的网络度量称为实时接触感知预期传输计数（RCA-ETX），实时建模这种接触概率。在不对移动性模型进行任何假设的情况下，该度量利用数据传输延迟来对复杂的设备移动性进行建模。我们还扩展了RCA-ETX的吞吐量最优的随机背压路由方案，并提出了实时反推背压收集（ROBC），一个协议，以对抗随机行为所产生的动态与流动性。为了将我们的方法无缝地应用于支持LoRaWAN的设备，我们进一步提出了两个新的LaRaWAN类，即修改的C类和基于网络的A类。它们都与LoRaWAN Class-A设备兼容。我们基于伦敦公交网络的数据驱动实验表明，我们的方法可以将数据传输延迟减少到$25\%$，并在数据传输性能方面提供$53\%$吞吐量改进。
2020-04-14 cs.NI
GLo-MAPPO: Multi-Agent Deep Reinforcement Learning for Energy-Efficient UAV-Assisted LoRa Networks
Mohammed VI Polytechnic University（穆罕默德六世polytechnic大学）；Khalifa University（哈利法大学）；Concordia University（康考迪亚大学）
本文提出GLo-MAPPO框架，通过多无人机作为移动LoRa网关，解决动态环境中LoRa网络能耗问题，采用联合优化问题和POSG模型提升系统能量效率。
2026-10-28 cs.NI
ChirpOTLE: A Framework for Practical LoRaWAN Security Evaluation
低功耗广域网（LPWAN）正在成为物联网不可或缺的一部分。因此，企业、行政部门以及社会本身都依赖于这些通信网络的可靠性和可用性。LoRaWAN于2015年发布，获得了普及并吸引了安全研究的焦点，揭示了许多漏洞。这导致了2017年底修订的LoRaWAN 1.1规范。以前的大部分工作集中在模拟和理论方法。互操作性和各种实施方式使特定LoRaWAN网络的风险评估复杂化。在本文中，我们通过引入ChirpOTLE来解决这些问题，ChirpOTLE是一种LoRa和LoRaWAN安全评估框架，适用于快速迭代和测试测试床中的攻击，并评估真实网络的安全性。我们通过验证一种新的拒绝服务攻击的适用性来证明我们的框架的潜力，该攻击针对使用普通现成硬件的测试床中的自适应数据率机制。此外，我们展示了B类信标欺骗攻击的可行性，这在实践中还没有得到证明。
2020-05-23 cs.CR cs.NI
NELoRa-Bench: A Benchmark for Neural-enhanced LoRa Demodulation
Tsinghua University（清华大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本研究发布面向神经增强LoRa解调的基准数据集NELoRa-Bench，含27329个扩频因子7-10的LoRa符号，验证神经增强解码器NELoRa较标准方案可获1.84-2.35 dB信噪比增益，推动低功耗广域物联网解调技术发展。
2023-04-20 cs.LG cs.NI
Deep Reinforcement Learning-based Energy Efficiency Optimization For Flying LoRa Gateways
本文提出用深度强化学习优化飞行 LoRa 网关网络能效，通过在线分配扩频因子和发射功率并缩减动作空间再训练，实现优于三种基准方案的能效表现。
2023-05-15 cs.NI eess.SP
Employing p-CSMA on a LoRa Network Simulator
低功耗广域网（LPWAN）的出现是为了满足物联网（IoT）的需求-设备的运行寿命和长工作范围。在LPWAN中，远程（LoRa）WAN是最有前途的;这是一种即将推出的物联网协议，已经被KPN和TTN等大型移动运营商采用。通过LoRaWAN，物联网设备可以在单跳中将数据传输到数公里之外的相应网关，占空比为1%。然而，在LoRa网络中，任何设备都要求用于数据传输的信道，而不执行信道感测或与其他设备同步。当每个网关连接的IoT设备的数量增加时，这极大地增加了信息分组的冲突数量。为了提高信道的利用率，我们提出在LoRaWAN的MAC层上应用持续载波侦听多址（p-CSMA）协议。在这篇手稿中，我们报告了ns 3中用于LoRa网络模拟的p-CSMA组件的初始设计。特别地，呈现了向IoT设备添加p-CSMA功能的类别。此外，还详细说明了这些类与它们所应用的现有LoRaWAN模块之间的依赖关系和关系。此外，我们通过模拟LoRa网络来评估这个新的p-CSMA LoRaWAN模块的分组接收率（PRR）。目前的报告是创建整体p-CSMA模块的第一步，旨在支持网络研究人员和鉴赏家在ns 3中模拟LoRa网络的各个方面。
2018-05-30 cs.NI cs.PL
Beacon based uplink transmission for lorawan direct to satellite internet of things
本文提出BU-LoRaWAN方案，利用LoRaWAN B类同步机制和时隙调度优化星地上行传输，经OMNeT与FLoRaSat仿真验证，其交付流量约为标准LoRaWAN的两倍。
2024-09-30 cs.NI eess.SP
ADR-Lite: A Low-Complexity Adaptive Data Rate Scheme for the LoRa Network
物联网（IoT）应用中的长距离和低能耗要求导致了一种称为低功耗广域网（LPWAN）的新无线通信技术。近年来，长距离（LoRa）协议作为LPWAN中最有前途的技术之一获得了广泛的关注。选择正确的传输参数组合是LoRa网络的主要挑战。在LoRa中，执行自适应数据率（ADR）机制来配置每个终端设备（ED）的传输参数，从而提高性能指标。在本文中，我们提出了一种基于链路的ADR方法，其目的是配置ED的传输参数，通过作出决定，而不考虑最后接收到的数据包的历史，从而在一个相对较低的空间复杂度的方法。在这项研究中，我们提出了四种不同的情况下评估性能，包括移动ED被认为是一个场景。我们的仿真结果表明，在一个移动的情况下，高信道噪声，我们提出的算法的分组交付率（PDR）是2.8倍优于原来的ADR和1.35倍，其他相关算法。
2022-10-26 cs.NI cs.SY eess.SY
Hetero-Net: An Energy-Efficient Resource Allocation and 3D Placement in Heterogeneous LoRa Networks via Multi-Agent Optimization
College of Computing, Mohammed VI Polytechnic University (UM6P)（穆莱·伊沙克六世理工学院计算机学院）；Telecommunications Department, Politehnica Bucharest（布加勒斯特理工大学电信系）
本文提出Hetero-Net，通过多智能体优化解决异构LoRa网络中资源分配和3D部署问题，显著提升能源效率。
2026-03-20 cs.LG cs.MA cs.NI
Adversarial Attacks on LoRa Device Identification and Rogue Signal Detection with Deep Learning
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文研究LoRa设备识别与恶意信号检测中的深度学习模型，并评估基于FGSM的对抗攻击对其性能的影响，揭示攻击的可迁移性漏洞，强调物联网应用需增强对抗鲁棒性。
2023-12-27 cs.AI cs.CR cs.LG
Self-Healing Network of Interconnected Edge Devices Empowered by Infrastructure-as-Code and LoRa Communication
University of Liverpool（利物浦大学）；Paris Pantheon-Assas University（巴黎先贤祠-阿萨斯大学）
本文提出一种自修复的边缘设备网络，利用LoRa和基础设施即代码技术解决传统网络不可用场景下的带宽限制、数据碰撞和节点故障问题。
2025-08-22 cs.DC cs.NI
Low-latency Imaging and Inference from LoRa-enabled CubeSats
近年来，低成本立方体卫星在低地球轨道上迅速部署，主要用于研究、教育和地球观测。这些立方体卫星中的绝大多数从捕获图像到在地面上可用的时间经历了显著的延迟（几个小时）。这主要是由于专用卫星地面站有限，部署起来往往体积庞大，租用费用昂贵。本文探讨了在ISM频段使用LoRa无线电进行CubeSats的低延迟下行链路通信，主要是由于广泛的地面LoRa基础设施的可用性和对地面通信的干扰最小。然而，LoRa有限的带宽排除了发送丰富的卫星地球图像-相反，CubeSats最多只能发送短消息（几百字节）。本文详细介绍了我们与我们团队推出的支持LoRa的CubeSat通信的经验。我们介绍了Vista，一个通信系统，它对CubeSat上的LoRa编码进行软件修改，并在商业LoRa地面站上进行解码，以允许卫星图像进行通信，以及对这些图像进行广泛的机器学习推理。这是通过LoRa信道感知图像编码来实现的，该编码由卫星图像的结构、在其上执行的任务以及卫星信号的多普勒变化来通知。通过跟踪驱动仿真对Vista进行的详细评估显示，LoRa图像PSNR提高了4.56 dB，土地使用分类比这些图像提高了1.38倍。
2022-06-21 astro-ph.IM cs.NI eess.SP
Feasibility of GNSS-free Localization: A TDoA-based Approach Using LoRaWAN
LoRaWAN由于终端节点的低功耗、长距离、高抗多径性、低成本以及使用免许可的sub-GHz频段而引起了极大的关注。因此，LoRaWAN正在逐渐取代Wi-Fi和蓝牙在物联网应用中的地位，包括公用事业计量、智能城市和本地化。特别地，由于GNSS的室内覆盖差和高功耗，在室内和低功率域中，基于Wi-Fi、蓝牙、超宽带、5G等的全球导航卫星系统（GNSS）的替代品已经激增。由于本地化的需求只会随着密集的物联网部署而激增，LoRaWAN被视为在此背景下有前途的解决方案。实际上，已经进行了采用诸如到达时间（ToA）、到达时间差（TDoA）和接收信号强度指数（RSSI）的各种技术的许多尝试，以使用LoRaWAN来实现定位。然而，这种情况下的一个显著缺点是缺乏关于路径损耗和信号传播建模的广泛数据，特别是在印度的城市景观中。另一个缺点是，在某个阶段使用全球导航卫星系统主要是为了网关的时间同步。在这项工作中，我们试图消除基于LoRaWAN的本地化的这两个缺点。这项工作的第一部分介绍了LoRaWAN传输的实验数据在一个典型的城市建筑物内研究信号传播和路径损耗。后一部分提出了一种使用LoRaWAN的独立无GNSS本地化方法，该方法通过应用基于TDoA的协作方法来实现。在网络中引入了一个额外的固定节点，以允许在没有GNSS的情况下实现网关的同步。最后，在一个三角形的网关的定位误差的分布和定时分辨率的影响，空…
2021-07-30 cs.NI eess.SP
Adversarial Attack and Defense for LoRa Device Identification and Authentication via Deep Learning
Nexcepta（内克塞普塔公司）
本文利用深度学习对LoRa设备进行识别与合法/恶意分类，研究FGSM对抗攻击下的脆弱性，并通过对抗训练提升分类器鲁棒性以防御攻击。
2024-12-30 cs.AI cs.CR cs.LG
LZn : Robust LoRa Frame Synchronization Under Frame Collisions and Ultra-Low SNR Conditions
HAW Hamburg（汉堡应用科技大学）；TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Barkhausen Institut（巴克豪森研究所）
本文提出LZn方案，通过频谱交点操作实现低复杂度的帧同步，有效提升LoRa接收机在多包重叠和超低信噪比下的检测灵敏度和概率，实测结果表明其在单用户和碰撞场景中性能显著优于现有方案。
2026-04-30 cs.NI cs.SY eess.SY
Extending Internet Access Over LoRa for Internet of Things and Critical Applications
本文提出并实现 ILoRa，通过由 ICN 和 APN 组成的 LoRa 骨干网向断连地区提供 API 与网页访问，硬件实验验证了其低资源消耗和可用吞吐量。
2025-06-10 cs.CY cs.NI cs.SY
