集装箱船LoRa无线网络控制策略的设计及优化

为落实国家的数字交通十四五发展规划，船舶行业的数字化转型迫在眉睫。由于集装箱船钢制结构的特性，常规物联网(The Internet of Thing, IoT)无线通信技术难以保证通信网络的稳定性和可靠性，并且在规模、网络吞吐量等方面存在限制，选取抗干扰性强、可扩展性好和功耗低覆盖广的LoRa技术作为集装箱船无线网络的通信技术，并对LoRaWAN中的自适应数据速率(Adaptive Data Rate, ADR)算法的问题进行深入分析，解决无线网络因大规模节点部署而造成的数据碰撞、功耗高问题；使用NS-3仿真工具并调用LoRaWAN模块，实现基于ADR算法的LoRa无线网络仿真模拟；参照21 000 TEU集装箱船的技术资料得到船舶场景下的网络配置参数，对LoRaWAN仿真模型进行有效修正。通过仿真测试计算，得到在3 000个冷箱情况下LoRaWAN网络的数据包投递率(Packet Delivery Ratio,R_PD)为0.85,其平均功耗为350 mJ。相比于其他控制策略，使用ADR算法的控制策略的网络性能有显著提升，证明该算法在集装箱船场景下的可靠性和稳定性...