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21000 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3000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,为集装箱船场景的LoRa无线网络控制策略的选择和优化提供指导。
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