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
Lessons Learned: A Smart Campus Environment Using LoRaWAN
本文总结了LoRaWAN在智慧校园动态环境中的部署经验，探讨了通信协议优化与Edge/Fog/Cloud计算协同方案，并针对网络参数配置与移动性管理挑战提出了解决策略。
2024-10-13 cs.NI
DSME-LoRa: Seamless Long Range Communication Between Arbitrary Nodes in the Constrained IoT
在许多物联网部署中，远程无线电通信是首选，因为它避免了多跳无线网络的复杂性。LoRa是一种流行的节能无线调制，但其网络基板LoRaWAN对其用户带来了严重的限制。在本文中，我们提出并深入分析DSME-LoRa，LoRa的系统设计与IEEE 802.15.4 DSME作为MAC层。DSME-LoRa提供了无缝客户端到客户端通信的优势，超越了LoRaWAN纯粹的以网关为中心的传输。我们通过流行的RIOT操作系统上的全栈实现来评估其可行性，在分析随机马尔可夫模型中评估其稳态数据包流，并使用大规模网络模拟来量化其在大规模通信场景中的可扩展性。我们的研究结果表明，DSME-LoRa确实是一种强大的方法，可以将LoRa开放到标准网络层，并在许多方面优于LoRaWAN。
2022-08-26 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
Online Learning Based Efficient Resource Allocation for LoRaWAN Network
School of Information and Communication Engineering, University of Electronic Science and Technology of China（电子科技大学信息与通信工程学院）；Research Institute of Intelligent Networks, Zhejiang Lab（浙江实验室智能网络研究院）
针对LoRaWAN网络中PDR与EE的优化冲突，提出两种基于在线学习的资源分配框架D-LoRa和CD-LoRa，通过组合多臂老虎机建模与集中式初始化剪枝，在仿真与真实部署中显著提升了PDR和EE。
2025-09-16 cs.AI cs.NI
D-LoRa: a Distributed Parameter Adaptation Scheme for LoRa Network
提出基于强化学习的分布式参数自适应方案D-LoRa，将LoRa网络联合性能优化分解为多个多臂老虎机问题，实验显示数据包投递率提升高达28.8%。
2025-04-23 cs.DC cs.NI
Analysis of the reliability of LoRa
本文研究了单网关LoRa系统在不同干扰下的性能，并考虑了非正交效应。它利用随机几何的概念，提出了一个低复杂度的近似封闭形式的模型，用于计算在这些具有挑战性的条件下的成功和覆盖概率。蒙特卡洛模拟结果表明，LoRa并不像理论上描述的那样是一种可以覆盖几到十公里的技术。有人发现，在组合的信号噪声比（SNR）和扩频因子（SF）之间的不完美的正交性的存在下，性能急剧下降超过几公里。然而，当考虑完美正交性并且不包括SNR时，观察到更好的性能。此外，性能取决于环，并且在部署单元环的边界处略有改善。最后，覆盖概率随着终端设备的平均数量的增长而呈指数下降。
2020-10-31 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
LoRa Communication for Agriculture 4.0: Opportunities, Challenges, and Future Directions
College of Engineering, United Arab Emirates University（阿联酋大学工程学院）；College of Electronics and Information Engineering, Tongji University（同济大学电子与信息工程学院）；King Abdullah University of Science And Technology（阿卜杜拉国王科技大学）
本文针对智慧农业中长距离通信需求，梳理LoRa技术在农业物联网中的架构、物理层、信道建模等研究现状，对比其他技术的优劣势，提出未来研究方向，为LoRa赋能农业4.0提供参考。
2024-09-17 cs.ET cs.LG cs.NI
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
Optimizing Spreading Factor Selection for Mobile LoRa Gateways Using Single-Channel Hardware
Department of Computer Science \& Engineering University of Moratuwa, Sri Lanka Email
针对单通道移动 LoRa 网关无法使用 ADR 的问题，提出规则排除与加权评分相结合的两阶段静态 SF 选择算法，并在 672 个 NS-3 场景中实现超过 92% 的最优匹配。
2025-07-26 cs.NI cs.RO
LoRa-RL: Deep Reinforcement Learning for Resource Management in Hybrid Energy LoRa Wireless Networks
LoRa无线网络被认为是下一代物联网（IoT）系统的关键技术。新的物联网部署（例如，智能城市场景）每平方公里可能具有数千个设备，导致提供连接的巨大功耗。在本文中，我们研究了由电网和可再生能源混合供电的绿色LoRa无线网络，它可以在处理间歇性供应的同时受益于收获的能量。本文提出了有限数量的信道和扩频因子（SF）的资源管理方案，以提高LoRa网关的能量效率。首先，在满足系统的服务质量需求的同时使电网功耗最小化的问题被公式化。具体而言，这两种情况下的不相关和时间相关的信道进行了研究。最优的资源管理问题是通过解耦成两个子问题：信道和SF分配问题和能量管理问题。由于最优解的获得具有较高的复杂性，在线资源管理启发式算法，最大限度地减少电网的能源消耗。最后，考虑到信道和能量的相关性，自适应资源管理方案的基础上强化学习（RL），开发。仿真结果表明，所提出的资源管理方案提供了在LoRa无线网络中的可再生能源的有效利用。
2021-09-06 cs.NI eess.SP
D2D Communications in LoRaWAN Low Power Wide Area Network: From Idea to Empirical Validation
在本文中，我们提倡在LoRaWAN低功率广域网（LPWAN）中使用设备到设备（D2D）通信。在概述了LoRaWAN技术的关键特征之后，我们讨论了为其启用D2D通信的优点和缺点。随后，我们提出了一种网络辅助D2D通信协议，并通过在LoRaWAN认证的商业收发器上实现它来展示其可行性。所进行的实验表明所提出的D2D通信协议的性能，使我们能够评估其性能。更准确地说，我们表明，与传统的LoRaWAN数据传输机制相比，D2D通信可以将数据传输的时间和能量减少6到20倍。另外，D2D通信的使用可以通过实现频率资源的空间重用而对网络具有积极影响。所提出的LoRaWAN D2D通信可以用于需要高覆盖的各种应用，例如用于管理和交易的分布式智能电网部署中的用例。
2017-03-06 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
Mesh Augmentation of LoRaWAN-based IoT Networks
NLytica LLC（NLytica有限责任公司）；goTenna Inc.（goTenna公司）；Meta Inc.（Meta公司）；Raman Labs（Raman实验室）
本文提出LIMA协议，通过在现有或新LoRaWAN部署中加入Mesh网络，提升覆盖范围和降低终端能耗，同时不改变终端、服务器或LoRaWAN标准。
2026-05-13 cs.NI
No Size Fits All: Automated Radio Configuration for LPWANs
University of Washington（华盛顿大学）；University of Illinois（伊利诺伊大学）；Microsoft（微软）
像LoRa这样的低功耗远程网络已经成为物联网部署的主流。考虑到这些协议支持的应用程序的多功能性，它们支持多种数据率和带宽。然而，对于在多英里上支持数百个设备的给定网络，网络运营商通常需要指定相同的配置或在配置的小子集中指定用于所有客户端设备与网关通信的配置。这种一刀切的方法在大型网络中效率极低。我们提出了另一种方法--我们允许网络设备以它们选择的任何数据率传输。网关使用前同步码中的前几个符号对正确的数据率进行分类，切换其配置，然后对数据进行解码。我们的设计利用了户外物联网部署中固有的不对称性，其中客户端是电力匮乏和资源受限的，但网关不是。我们的网关设计Proteus运行神经网络架构，并与现有的LoRa协议向后兼容。我们的实验表明，Proteus可以在室内和室外部署中以超过97%的准确率识别正确的配置。我们的网络架构使LoRa测试平台的吞吐量增加了3.8到11倍。
2021-09-10 cs.LG cs.NI
KRATOS: An Open Source Hardware-Software Platform for Rapid Research in LPWANs
远程（LoRa）无线电技术最近在物联网领域获得了发展势头，允许在长达几公里的距离上进行低功耗通信。因此，越来越多的LoRa网络正在部署。然而，商用LoRa设备价格昂贵且不合适，这造成了进入障碍，并可能减缓新应用程序的开发和部署。使用开源硬件和软件平台将允许更多的开发人员测试和构建智能设备，从而形成更好的整体开发生态系统，降低进入门槛，并使物联网应用数量快速增长。为了实现这一目标，本文介绍了KRATOS的设计，实现和评估，这是一个运行Contikios的低成本LoRa平台。我们的硬件和软件设计都是作为开源软件发布给研究界的.
2018-09-11 cs.NI
SFusion: Energy and Coding Fusion for Ultra-Robust Low-SNR LoRa Networks
SFusion通过联合信号级聚合和编码级冗余提升LoRa在低信噪比下的可靠性，实现15dB增益。
2025-11-23 cs.NI
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
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
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
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
Optimal Non-uniform Deployments in Ultra-Dense Finite-Area Cellular Networks
通过部署小型蜂窝接入点（微微蜂窝和毫微微蜂窝）实现的网络密集化和异构化被视为处理蜂窝数据流量指数增长的关键机制。利用随机几何工具对此类网络进行建模已被证明在理解同信道干扰对网络覆盖和容量的基本限制方面特别有用。然而，大多数这些作品都假设在欧几里得平面上的无限大小和均匀分布的网络。相比之下，我们研究有限大小的非均匀分布的网络，并找到最佳的非均匀分布的接入点，最大限度地提高网络覆盖的移动用户的一个给定的非均匀分布，反之亦然。
2017-02-17 cs.NI
Coverage and Throughput Analysis with a Non-Uniform Small Cell Deployment
小型蜂窝网络（SCN）首次提供了一种低成本和可扩展的机制来满足预测的数据流量需求。在本文中，我们提出了一种非均匀SCN部署方案。该方案中的小小区基站（BS）将不被用在远离任何宏小区BS的规定距离内的区域中，该区域被定义为内部区域。在这项工作中提供的分析框架的基础上，下行链路覆盖和单用户吞吐量的精确特征。只要适当地选择内部区域大小，我们发现所提出的非均匀SCN部署方案即使使用比均匀SCN部署少50%的小小区BS也可以保持相同水平的蜂窝覆盖性能，这在文献中通常被认为是均匀SCN部署。此外，覆盖范围和单用户吞吐量性能将显着受益于所提出的方案，如果其平均小小区密度保持相同的均匀SCN部署。这项工作展示了从简单的非均匀SCN部署中获得的好处，从而突出了选择性地部署小小区的重要性。
2014-01-08 cs.IT cs.NI math.IT
A Prototype on the Feasibility of Learning Spatial Provenance in XBee and LoRa Networks
本文提出一种空间来源框架，让车辆在保护隐私的前提下向RSU共享低精度坐标，并在ZigBee和LoRa测试平台上验证了其可行性与高效性。
2024-01-12 cs.CR cs.NI
Resilience Analysis in Off-Grid LoRa Mesh Networks: Evaluation of Meshtastic Profiles in Long-Range Propagation Scenarios
Universidad Militar Nueva Granada（新格兰达军事大学）
本文研究了在智能城市应急场景中离网LoRa Mesh网络的韧性，通过控制引导链方法确定了Meshtastic固件的设计和规划准则，揭示了Spreading Factor对网络性能的影响，并提出了三种操作模式以指导智能城市部署。
2026-05-16 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
