Trilateration-based Multi-hop for the Long Range Wide Area Network
长距离广域网（LoRaWAN）有一个开放的规范，定义了LoRa网络的介质访问控制（MAC）协议，主要基于带有信标选项的pure-Aloha。LoRaWAN具有星中星拓扑，其中终端设备直接链接到网关，上行链路数据包是主要流量。本文~贡献了LoRaWAN中的多跳方法。研究了LoRaWAN中多跳的潜在好处。提出了一种基于RSSI的三边图构建算法。设计并仿真实现了多跳最短路径和无本地信标转发机制。在ns-3仿真器上对这种新方法进行了测试，并运行了不同的场景。结果表明，多跳可以通过减少空中时间和TX功率来降低LoRaWAN的能耗。
2018-11-20 cs.NI
Slotted ALOHA on LoRaWAN - Design, Analysis, and Deployment
LoRaWAN是远程传感应用最有前途的标准之一。然而，大规模部署中预期的大量终端设备，加上缺乏有效的同步方案，对该标准的可扩展性提出了挑战。在本文中，我们提出了一种通过LoRaWAN网络上的时隙ALOHA覆盖来增加网络吞吐量的方法。为了增加单个信道容量，我们建议在标准使用的纯ALOHA方法的基础上使用时隙ALOHA变体来调节LoRaWAN网络的通信;因此，不需要修改现有的库。我们的方法是基于一个创新的同步服务，是适合于低成本的无线传感器节点。我们对LoRaWAN信道进行了建模，并在硬件平台上进行了广泛的测量，量化了调整参数对物理和介质访问控制层以及数据包冲突率的影响。结果表明，我们的同步服务支持的Slotted-ALOHA显着提高了传统LoRaWAN网络的丢包率和网络吞吐量的性能。
2019-02-18 cs.DC 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
Optimizing Multi-hop Mechanism for the Long Range Wide Area Network
长距离（LoRa）是一种用于物联网（IoT）中无线通信的调制解调器技术，它以低数据速率换取低功耗。远程广域网（LoRaWAN）有一个开放规范，用于确定LoRa网络的媒体访问控制（MAC）协议。本文在Network Simulator 3（ns-3）中贡献了一个仿真模块，以评估LoRaWAN在各种指标中的局限性。仿真结果显示了LoRaWAN在仿真环境和大规模场景下的性能，表明LoRaWAN在物理层具有灵活的传播范围，在数据链路层具有有限的信道容量。分析了LoRaWAN中优化多跳的可行性。在仿真结果的基础上，提出了一种由扩频因子驱动的多跳机制，既扩大了网络覆盖范围，又降低了信道负载。该方法利用LoRa网络的动态特性，通过参数配置来估计最优转发跳数。结果表明，空中时间可以显着减少。
2018-11-20 cs.NI
Self-enforcing Game Theory-based Resource Allocation for LoRaWAN Assisted Public Safety Communications
公共安全网络在紧急情况下通过其专用服务器传播信息。公共安全网络适应公共安全通信（PSC）应用，以跟踪其使用者的位置，并且即使在关键场景中也能够维持传输。尽管如此，如果负责PSC的传统设置不可用，处理任何安全应用程序都会变得极其困难，这可能会对社会造成严重破坏。对次级网络的依赖性可以帮助解决这样的问题。但是，二级网络应易于部署，并且不得在成本和运营方面造成过高的间接费用。为此，LoRaWAN可以被认为是一种理想的解决方案，因为它提供了低功耗和远程通信。然而，对次级网络的过度利用可能导致其自身资源的高度耗尽，并且可能导致服务的完全关闭，这是一个棘手的问题。作为解决方案，本文提出了一种新的网络模型，通过LoRaWAN和传统的公共安全网络的组合，并使用基于博弈论的自执行协议，在可用服务器之间有效地分配资源。该方法采用内存和能量约束作为协议，通过纳什均衡来满足。数值结果表明，所提出的方法是能够有效地分配资源，具有足够高的收益，资源节约，网络的可持续性，资源配置和概率，继续在目前的条件下，即使在完全没有传统的接入点（AP）相比，没有故障的节点的基准场景。
2018-04-19 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
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
LoRaIN: A Constructive Interference-Assisted Reliable and Energy-Efficient LoRa Indoor Network
针对室内LoRa网络可靠性和能效不足的问题，提出LoRaIN链路层协议，利用构造性干扰和增强节点中继确认，在20节点测试台上将可靠性从62%提升至95%，能效提升约2.5倍。
2025-06-19 cs.NI
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
One-Hop Out-of-Band Control Planes for Low-Power Multi-Hop Wireless Networks
控制和数据平面的分离（SCDP）是要求高网络性能和可靠性的低功率多跳无线网络的期望范例。现有的SCDP网络通常采用带内控制平面方案，其中控制平面消息由它们的数据平面网络递送。两个平面的物理耦合可能导致不期望的结果。为了推进网络架构设计，我们建议利用越来越多的低功耗广域网（LPWAN）无线电的远程通信能力，形成一跳带外控制平面。我们选择LoRaWAN，一个开放的，廉价的，基于ISM频段的LPWAN无线电来原型化我们的带外控制平面，称为LoRaCP。LoRaWAN的几个特征，如下行链路-上行链路不对称和原始ALOHA媒体访问控制（MAC），对实现可靠性和效率提出了挑战。为了解决这些挑战，我们设计了一个基于TDMA的多信道MAC具有紧急信道和否定确认。在16个节点的测试平台上，我们演示了应用LoRaCP将收集树协议（CTP）的控制平面网络与基于ZigBee的数据平面网络物理分离。大量的实验表明，LoRaCP在存在外部干扰的情况下将CTP的数据包传输率从65%提高到80%，而每个节点的平均无线电功率仅为2.97mW。
2017-12-17 cs.NI
GNU Radio Implementation of MALIN: "Multi-Armed bandits Learning for Internet-of-things Networks"
我们通过以下方式实现物联网网络：一个网关，一个或多个智能（即，学习）对象，嵌入所提出的解决方案，以及仿真来自许多其他对象的无线电干扰的业务生成器。智能对象使用基于无线ALOHA的协议与网关通信，该协议不需要任何特定的学习开销。我们将网络访问建模为一个离散的顺序决策问题，并使用多臂强盗（MAB）学习的框架和算法，我们表明智能对象可以通过使用低复杂度和分散的算法（如UCB 1和Thompson Sampling）来改善其对网络的访问。该解决方案可以以简单且无成本的方式添加到LoRaWAN网络中，只需在部分或所有设备中添加此功能，而无需对网络侧进行任何修改。
2019-02-05 cs.NI
Zero Trust for Multi-RAT IoT: Trust Boundary Management in Heterogeneous Wireless Network Environments
University of Oxford（牛津大学）
针对异构无线网络中频繁切换的 RAT 问题，提出零信任架构的信任边界管理方法，以应对设备认证状态和上下文信任信号的失效风险。
2026-02-09 cs.CR cs.NI
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
LatencyScope: A System-Level Mathematical Framework for 5G RAN Latency
EPFL（洛桑联邦理工学院）；Pavonis LLC（帕沃尼斯有限公司）
本文提出LatencyScope，一种用于计算5G RAN上下行时延的数学框架，通过建模协议栈中各类时延源，识别满足时延可靠性目标的配置。
2026-05-14 cs.NI
Joint Backhaul-Access Analysis of Full Duplex Self-Backhauling Heterogeneous Networks
随着带内全双工（IBFD）收发器的成功演示，无线网络增加了一个新的研究维度。本文提出了一个有趣的使用情况下，这种能力的IBFD自回程异构网络（HetNet）。HetNet中的IBFD自回程是指启用IBFD的小小区通过无线信道将其自身与宏小区回程。由于它们的IBFD能力，小小区使用相同的频带在接入和回程链路上同时通信。这个想法是双重有利的，因为它消除了每百米对光纤回程小小区的需要，并且允许接入频谱在没有额外成本的情况下重新用于回程。这项工作考虑的情况下，一个两层的蜂窝网络与IBFD使能的小小区，无线回程自己与传统的宏小区。为了清楚地说明，所考虑的情况是FDD网络的情况，其中在接入和回程链路内，下行链路（DL）和上行链路（UL）是频率重叠的（分别为$f1$、$f2$），而在接入和回程处使用的总频谱（$f1+f2$）是相同的。在这样的网络中的覆盖范围和平均下行链路（DL）速率的解析表达式推导出使用随机几何领域的工具。结果表明，在这样的网络中的DL速率可以接近传统的TDD/FDD自回程网络的两倍，由于IBFD网络中的更高的干扰，以减少覆盖范围为代价。对于所提出的IBFD网络，一侧的干扰增加和另一侧的高频谱效率的冲突方面被捕获到数学模型中。该数学模型引入了回程（或前传）和接入链路的端到端联合分析，与大量可用的以接入为中心的研究形成对比。
2017-01-11 cs.NI
Tuning Channel Access to Enable Real-Time Applications in Wi-Fi 7
实时的【形】应用（RTA）是IEEE 802.11be标准定义的未来Wi-Fi 7最重要的用例之一。本文研究了两种后向兼容的信道接入方法，以满足严格的服务质量（QoS）要求的RTA的传输延迟和分组丢失率，已被认为是在802.11 be任务组。第一种方法基于限制网络中的非RTA帧的传输持续时间。第二种方法是基于初步的信道接入，以确保RTA帧的及时交付。这两种方法的数学模型表明，它们都可以满足RTA的QoS要求。同时，初步信道接入在具有非常严格的RTA QoS要求或具有低强度的RTA业务的场景中提供高达60%的非RTA业务的信道使用效率。
2021-07-08 cs.NI
Reversible Models for Wireless Multi-Channel Multiple Access
本文提出了一种同时具有持久用户和非持久用户的无线多址接入系统的网络层模型。存在具有多个相同信道的单个接入点。每个想要发送文件的用户首先扫描通道的子集，以找到空闲的通道。如果找到至少一个空闲信道，则用户通过该信道传输文件。如果没有找到空闲信道，则持久用户将在稍后时间重复访问尝试，而非持久用户将离开。这是一个适用于“咖啡店”情况的数学模型，在这种情况下，一组持久用户在接入点附近停留很长一段时间，而非持久用户来来去去。用户具有异构的活动行为、文件上传速率和服务持续时间。该系统是一个复杂的多维马尔可夫链。稳态概率发现利用潜在的可逆性。这使得吞吐量和阻塞概率的表达式变得简单。
2019-09-22 cs.NI
An Adaptive Hybrid Channel Reservation Medium Access Control Protocol for Differentiated QoS
针对密集分布式无线网络高负载下差异化QoS难保障的问题，提出结合绝对/相对预留的DSGARM混合MAC协议，经建模分析与仿真验证其性能优异。
2023-06-10 cs.NI
Energy-Efficient Resource Allocation Optimization for Multimedia Heterogeneous Cloud Radio Access Networks
异构云无线接入网（H-CRAN）是一种很有前途的范例，其将云计算结合到异构网络（HetNet）中，从而充分利用云无线接入网（C-RAN）和HetNet。在多媒体应用中，研究具有前传容量和队列稳定性约束的协作波束形成对提高H-CRAN的能量效率具有重要意义。本文提出了一种具有个人前传容量和层间干扰约束的多媒体H-CRAN的能量有效的优化目标函数。为了解决这个非凸的目标函数，随机优化问题是通过引入一般的李雅普诺夫优化框架重新制定。在李雅普诺夫框架下，该优化问题等价于一个具有瞬时功率、平均功率和层间干扰约束的全网协作波束形成器优化设计算法，可视为加权和EE最大化问题，并采用广义加权最小均方误差方法求解。数学分析和仿真结果表明，该算法可以在效率和排队延迟之间取得一个折衷，并且这个折衷严格依赖于前传约束。
2016-01-06 cs.NI
Delay Analysis of Base Station Flow Table in SDN-enabled Radio Access Networks
下一代无线网络的设计具有极低的延迟要求，这使得即使很小的贡献延迟也很重要。另一方面，已经引入了软件定义网络（SDN）作为未来无线和蜂窝网络的关键使能器，以便使它们更加灵活。在SDN中，中央控制器通过在设备的流表中设置匹配动作对来管理所有网络设备。然而，这些流表具有有限的容量，因此不能存储所有用户的规则。在本文中，我们考虑一个SDN使能的基站（SD-BS）在一个小区配备了一个有限的容量流表。本文分析了SD-BS在处理数据包时所产生的期望时延，并根据用户密度和小区面积给出了该时延的数学表达式。
2021-06-12 cs.NI
Data-Driven Random Access Optimization in Multi-Cell IoT Networks with NOMA
Illinois Institute of Technology（伊利诺伊理工学院）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；Princeton University（普林斯顿大学）
针对多小区 IoT 随机接入，本文以用户预期容量几何平均最大化为目标，提出集中式基于模型与分布式无模型的数据驱动 NOMA 接入概率优化算法，并证明其收敛性与有效性。
2021-03-11 cs.AI cs.NI cs.SY
Age-of-Information Dependent Random Access for Massive IoT Networks
作为物联网（IoT）最知名的应用，远程监控现在无处不在。在这些监控应用中，信息通常在更新时具有更高的价值。最近提出了一种新的度量标准，称为信息年龄（AoI），用于量化各种物联网应用中的信息新鲜度。本文主要研究面向年龄的大规模物联网随机接入的设计和分析。具体而言，我们设计了一种新的基于静态阈值的年龄相关随机接入（ADRA）协议，其中每个IoT设备仅在其瞬时AoI超过预定阈值时才以一定的概率接入信道。我们设法通过解耦多个物联网设备的纠缠AoI演进并将每个设备的解耦AoI演进建模为离散时间马尔可夫链来数学地评估所提出的ADRA协议的平均AoI。仿真结果验证了我们的理论分析，并肯定了优越的年龄性能的ADRA协议的国家的最先进的面向年龄的随机接入方案。
2020-02-23 cs.IT cs.NI math.IT
Tractable Stochastic Geometry Model for IoT Access in LTE Networks
物联网（IoT）本质上是大规模的。这不仅表现在大量的连接设备上，而且还表现在必须容纳的大量流量上。蜂窝网络确实是物联网预计将与传统的人类类型流量一起产生的数据海啸的自然候选者。然而，用于调度请求的随机接入过程代表了经由LTE蜂窝网络支持IoT的主要瓶颈。因此，本文开发了一个数学框架来建模和研究随机接入信道（RACH）的可扩展性，以适应物联网流量。所开发的模型是基于随机几何和离散时间马尔可夫链（DTMC），以考虑不同的接入策略和可能的小区间和小区间干扰的来源。为此，开发的模型被用来评估和比较三种不同的访问策略，其中包括传输持久性，回退，和功率斜坡的组合。本文所展示的分析和结果清楚地说明了随着物联网强度的增长，随机接入过程的脆弱性。最后，本文提供了关于物联网强度和RACH检测阈值的每种传输策略的有效场景的见解。
2016-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Multi-Channel MAC Protocol for Full-Duplex Cognitive Radio Networks with Optimized Access Control and Load Balancing
在本文中，我们提出了一个多信道全双工媒体访问控制（MAC）协议的认知无线电网络（MFDC-MAC）。我们的设计利用的事实，全双工（FD）的次要用户（SU）可以执行频谱感知和访问的同时，我们采用随机动态信道选择的信道之间的负载均衡和标准的退避机制的竞争解决方案在每个可用的信道。然后，我们开发了一个数学模型来分析所提出的MFDC-MAC协议的吞吐量性能。此外，我们研究了协议配置优化，以最大限度地提高网络吞吐量，我们表明，这种优化可以在两个步骤中进行，即优化的接入和传输参数的每个信道和优化的信道选择概率的用户。这种优化旨在实现FD收发器的有效自干扰管理、感测开销控制以及信道之间的负载均衡。数值结果表明不同的协议参数的影响和参数优化的吞吐量性能的重要性，以及显着的性能增益相比，传统的设计所提出的设计。
2016-02-01 cs.DC cs.IT cs.NI
