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基于NS-3的WiFi场景仿真
栾俊;李太浩
【期刊名称】《农业网络信息》
【年(卷),期】2012(000)001
【摘要】就WiFi的应用场景进行基于NS-3建模仿真，介绍了相关背景知识，给出了具体的实现过程，并对其结果进行了相关的分析。
【总页数】3页(P18-20)
【作者】栾俊;李太浩
【作者单位】吉林农业大学信息技术学院,吉林长春130118;吉林农业大学信息化教学与管理中心,吉林长春130118
【正文语种】中文
【中图分类】TP393
【相关文献】
1.基于NS-3的核电DCS网络仿真框架 [J], 孙永胜;贺珊珊;王维;
2.基于NS-3的海上移动场景LoRa网络性能研究 [J], 李凌翎; 朱谦; 任久春
3.基于NS-3的MANET路由协议仿真实验设计 [J], 滕艳平;周浩令;王海珍;陈久玲;张亚杰
4.基于NS-3网络模拟器的TDMA协议仿真实现 [J], 王心源;程鹏;吴斌;李雪妍
5.基于NS-3的MQTT协议仿真研究 [J], 赵靖;王如武;周皓
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分析lora传输的水产检测系统设计与应用研究Lora无线传输技术从20世纪80年代掀起于水产养殖业发展的高潮，主要结合GPRS技术和GSM技术的基础上，研究出的一种新型检测技术形式。
目前，国内据均数据显示水产品呈现出飞速增长水产养殖业的趋势速度最快，可以说我国水产养殖业对世界水产养殖有着极大的贡献。
分析我国水产品的组成部分，渔业最主要的发展趋势是以捕捞野生鱼发展成为养殖渔业为重点。
本文主要阐述了设计自动控制、监测水产品养殖的一套管理系统，从而实现无人看管式管控水产品养殖业的监测、控制效果，从而提高养殖业的生产发展效率。
标签：水产：Lora无线传输技术;监测：控制;前言随着社会的发展进步，人民对水产品的需求不断提升。
基于Lora无线传输技术基础上，研究新型检测代替GPRS技术和GSM技术形式，对比以往的信号检测相比，应用Lora无线传输技术能够进一步增强短距离传输的安全性和稳定性。
利用Lora无线传输技术发展Lora无线传输技术进行探究。
其中LoRa系统主要是由计算机、基站、通讯系统、组成的通讯控制系统，LoRa相比与其它通讯控制系统具有在功率相同的情况通讯控制范围更广的有点，因此LoRa系统在市场上广受欢迎。
1研究水产品养殖技术发展现状首先，我国生产水产品养殖业亚硝酸盐监测产品的厂家十分的多，以比较有名的陆恒生物为例，其公司生产的亚硝酸盐快速监测试纸具有体积小携带方便、监测速度块、监测结果准确、价格低廉等优秀特性，但此类产品存在操作人时常发生度数错误的时间，这时由于该产品的监测范围在0.005到0.3毫克每升，但其监测读数的阶梯速度为0.05，由于阶梯速度小，很容易造成操作者识别不清发生误读事件。
人们广泛的应用在远距离、低功耗的物联网无线通信市场，能够实现信息远距离传输的具有较大容量的传感网络系统，具体包含433、470、868、915MHz等接收灵敏度功能，可以提高20～25dB信号的传输功能，具有方便快捷、灵敏特点[1]。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计随着航行技术的不断发展，海上航行安全问题也日益成为人们关注的焦点。
特别是在远洋航行中，船只遭遇意外情况后，寻求及时的应急救援成为一大挑战。
为了提高航行安全并提供快速有效的救援服务，基于LoRa技术的海上航行安全及应急救援系统得到了人们的广泛关注。
一、系统设计目标1. 提高海上航行的安全性和可靠性；2. 提供快速、有效的应急救援服务；3. 实现远程监控和信息传输；4. 降低能耗、提高系统稳定性。
二、系统构成该系统主要由海上浮标、船舶终端、监控中心和救援设施组成。
1. 海上浮标：安装在海上特定位置，负责监测海况、航行信息和环境数据，通过LoRa技术将信息传输到监控中心；2. 船舶终端：安装在船舶上，用于接收监控中心和海上浮标发出的信息，并传输船舶信息到监控中心，以及发送救援信号；3. 监控中心：负责接收和分析来自海上浮标和船舶终端的信息，实时监控海上情况，并根据需要调度救援设施；4. 救援设施：包括救援船只、直升机等应急救援设备，根据监控中心指令，实施救援行动。
四、系统特点1. LoRa技术：LoRa是一种低功耗广域网通信技术，具有远距离传输、低功耗、高抗干扰能力等优点，非常适合海上航行环境；2. 实时监控：监控中心可以实时掌握海上情况，及时提供危险预警和应急救援服务；3. 自组网功能：船舶终端之间可以通过LoRa建立自组网，实现信息互通和协同作战；4. 多层次应急响应：监控中心可以根据情况调度不同的救援设施，实现多层次的应急响应。
五、系统优势1. 高效能耗：LoRa技术具有低功耗特点，能够满足长时间海上航行的需求，减少更换电池的频率；2. 大范围覆盖：LoRa技术可以覆盖数十公里范围，实现对较大海域的监控和通讯需求；3. 高可靠性：LoRa技术具有较高的抗干扰能力和通讯稳定性，能够在恶劣海况下保持良好的通讯效果；4. 低成本：相比于其他通讯技术，LoRa技术的设备和维护成本较低，降低了系统的综合成本。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计海上航行安全一直是一个备受关注的话题，特别是在大范围的海域中，船只的安全和应急救援变得尤为重要。
随着物联网技术的不断发展，基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统成为一种新的解决方案。
本文将围绕这个主题展开，介绍LoRa技术在海上航行安全和应急救援中的应用，并设计一套完整的系统方案。
一、LoRa技术简介LoRa技术是一种低功耗广域网技术，适用于远距离通信和低功耗应用。
它采用了星型网络拓扑结构，通过网关与终端节点进行通信，传输距离可达数公里至数十公里。
LoRa技术在物联网领域有着广泛的应用，尤其在远程监测、智能城市和农业领域取得了很好的效果。
二、海上航行安全及应急救援系统需求分析1. 海上航行安全监测海上航行安全监测是确保船只安全航行的基础，需要监测航行区域的海况、气象条件、潮流等信息，并及时向船只发送警示信息。
2. 船只位置追踪对于远洋航行的船只，位置追踪变得尤为重要，需要实时监控船只的位置以及航线调整情况。
3. 应急救援响应一旦船只遇到突发状况，如碰撞、沉船等，需要快速发起应急救援响应，及时派遣救援船只或直升机前往救援。
海上航行安全及应急救援系统需要实现对海况气象、船只位置和应急情况的实时监测和响应。
根据以上需求，可以设计一套基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统，主要包括传感器节点、LoRa网关、数据中心和应急响应系统。
1. 传感器节点传感器节点主要布设在海域内的浮标、浮标船及航行船只上，用于监测海况气象、船只位置和应急情况。
传感器节点采用LoRa通信模块，能够实现与LoRa网关的远距离通信。
2. LoRa网关LoRa网关负责收集传感器节点的数据，并将数据传输至数据中心。
LoRa网关部署在海岸线上或固定在远洋平台上，能够实现与传感器节点的远距离通信。
3. 数据中心数据中心接收LoRa网关传来的数据，并进行实时处理和存储。
数据中心可以根据监测数据，生成海图、天气预报和船只轨迹等信息，并将这些信息实时传输至船只。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计随着海事航行的不断发展，海上航行安全问题和应急救援问题成为重要的研究领域。
本文基于LoRa技术，提出了一种海上航行安全及应急救援系统设计方案，通过搭载LoRa通信模块的传感器节点实现海上航行安全数据采集和通信、紧急救援信息传输等功能。
一、系统设计方案本文所提出的基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统主要包括三部分：传感器节点、网关节点以及上位机。
其中，传感器节点实现了对海上航行安全数据的采集和通信，网关节点负责接收传感器节点的数据，并将其传输到上位机进行处理和分析，上位机则实现了对系统的维护和管理，以及对海上航行安全数据分析和处理。
1.传感器节点传感器节点主要采用了LoRa通信模块、GPS模块、气象监测模块等。
其中，LoRa通信模块负责与网关节点进行通信，将采集到的数据传输至网关节点；GPS模块实现了船只的定位功能，及时获取船只的位置信息；气象监测模块则可以获取海上天气情况、海浪状况等数据，并将其传输至网关节点。
2.网关节点网关节点主要实现了与传感器节点的数据通信、数据处理和存储功能。
当传感器节点发送数据时，网关节点接收并处理数据，并将其传输至上位机进行数据分析和处理，同时，网关节点还可以通过电池或太阳能电池实现自身电力供应。
3.上位机上位机主要用于监测和管理整个系统，同时，也是对海上航行数据的分析和处理中心。
通过对传感器所采集到的数据进行分析、处理和模型建立，可实现对海上航行安全的智能预测和应急救援措施的快速响应。
在具体实现中，系统主要可以分为三部分：硬件组装、软件开发、数据分析。
1.硬件组装在硬件组装中，需要按照设计方案将传感器节点和网关节点进行硬件组装，将各个模块进行相应连线。
对于传感器节点，需要将LoRa通信模块、GPS模块、气象监测模块等进行连接，使其能够采集数据，并通过LoRa通信模块将数据传输至网关节点；对于网关节点，需要将LoRa通信模块、处理器、存储器等进行连接，实现对传感器节点数据的接收和处理。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计
海上航行安全及应急救援是海上交通运输领域中的重要问题，为了提高海上航行的安
全性和应对突发事件，本文设计了一种基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统。
该系统主要包括传感器节点、网关节点和应急中心三个部分。
传感器节点通过安装在
船只上的传感器，实时采集船只所处的环境信息，包括水位、风速、气温等。
传感器节点
利用LoRa无线通信技术将采集到的数据传输给网关节点。
网关节点负责接收传感器节点发送的数据，并将数据发送给应急中心进行分析和处理。
同时，网关节点还可以将紧急情况的报警信息发送给附近的船只，以便其他船只提前做好
准备。
应急中心是整个系统的核心部分，负责接收和处理来自各个船只的数据，并进行数据
分析和预测。
在发现异常情况时，应急中心可以通过LoRa网络发送警告信息给附近的船只，提醒他们采取相应的措施。
同时，应急中心还可以调度附近的救援船只前往事故发生地点
进行救援。
为了提高系统的稳定性和可靠性，本文设计了一套完善的数据传输和处理机制。
传感
器节点和网关节点采用LoRa无线通信技术，具有较远的传输距离和较低的功耗。
同时，系统还采用数据备份和冗余机制，以确保数据的安全性和可靠性。
总之，基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统可以提高海上航行的安全性和应急救援的效率。
该系统具有传输距离远、功耗低、数据安全可靠的特点，适用于海上交通运输
领域。
未来，可以进一步完善系统功能，提高系统的自动化程度和应急响应能力。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计近年来，随着物联网（Internet of Things，简称IoT）技术的发展和应用，海上航行安全和应急救援的需求日益凸显。
而LoRa（Long Range，长距离）技术以其低功耗、远距离传输和广覆盖等优势，成为海上航行安全及应急救援系统的理想选择。
海上航行安全及应急救援系统的设计包括两个方面的内容：船舶端和地面端。
船舶端的设计首先需要选用LoRa通信模块，确保其与地面端的通信连接。
LoRa通信模块可支持长距离传输，并具有低功耗的特点，能够满足海上航行的需求。
船舶端还需要配备GPS定位模块，用于实时获取船舶的位置信息。
还可以加装温度、湿度、气压等传感器，以监测海况、气象等环境参数。
这样一来，船舶端就可以通过LoRa通信模块将这些信息实时传输到地面端。
地面端的设计主要包括一个监控中心和应急救援中心。
监控中心通过接收船舶端发送的信息，可以对船舶的位置、环境参数等进行实时监测。
监控中心还可以通过云平台将这些信息存储和管理，以供后续分析和应用。
应急救援中心则负责接收并处理紧急求救信息，及时组织救援行动。
地面端还需配备显示屏和报警器等设备，以便及时向工作人员发出警报和指示。
整个系统的设计中需要考虑到以下几个方面的问题：首先是通信距离和覆盖范围的问题。
LoRa通信模块具有远距离传输的优势，但是在海上使用时，需要考虑到水的干扰效应和障碍物的影响，以保证通信质量。
其次是系统的可靠性和稳定性问题。
海上航行安全和应急救援系统一旦出现故障，将会造成严重的后果，因此系统需要具备高可靠性和稳定性。
最后是系统的安全性和隐私保护问题。
海上航行涉及到敏感信息和个人隐私，需要确保系统的安全性，防止信息泄露和数据被篡改。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统的设计能够满足海上航行的需求。
通过船舶端和地面端的协调工作，可以实时监测和追踪船舶的位置和环境参数，并能够及时响应紧急求救信息，提高海上航行的安全性和救援效果。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计
海上航行安全及应急救援系统是一个基于LoRa技术的系统，旨在提高海上航行的安全性和应急救援的效率。
该系统可以实时监测船舶的位置信息、环境条件以及突发事件，并
将相关信息传输给相关部门，以便及时采取相应的措施。
系统主要包括以下几个方面的设计：
1. 船舶位置监测：系统利用GPS技术实时获取船舶的位置信息，并利用LoRa技术将
位置信息传输给相关部门。
通过这种方式，相关部门可以随时监测船舶的位置，及时采取
措施，确保船舶的安全。
2. 环境条件监测：系统利用各种传感器监测海上环境条件，如风向、风速、海浪高
度等，并将监测结果传输给相关部门。
这样，相关部门可以根据环境条件的变化，及时预
测潜在的风险，采取相应的措施，保障航行安全。
3. 突发事件监测：系统利用各种传感器监测海上的突发事件，如火灾、船舶碰撞等，并将监测结果传输给相关部门。
通过这种方式，相关部门可以及时发现和处理突发事件，
减少安全事故的发生。
4. 应急救援通信：系统利用LoRa技术建立起船舶和救援部门之间的通信连接。
当船
舶发生意外情况时，船上的人员可以通过系统发送求救信号给救援部门，救援部门收到求
救信号后，可以及时派遣救援力量前往救援。
5. 数据分析和预警：系统还具备数据分析和预警功能。
系统可以对船舶的位置信息、环境条件和突发事件等数据进行分析，并发出预警信息。
这样，相关部门可以根据预警信
息提前做好准备，避免和应对潜在的风险。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计海上航行安全及应急救援是一个重要的问题，对于保障海上航行的安全和提高应急救援能力具有重要意义。
本文设计了一个基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统，旨在通过无线通信技术提高海上航行的安全性和应急救援的及时性。
1. 系统需求分析本系统的基本需求是能够实时监测海上船只的位置和状态，并能够在出现紧急情况时迅速发出警报并进行救援。
具体需求包括：- 实时监测船只的经纬度、航向、航速等信息；- 对船只进行定位和跟踪；- 监测船只的燃油量、电池电量等状态信息；- 在船只出现紧急情况时，能够实时发出警报，并能够迅速调度救援队伍；- 能够追踪和记录船只的历史轨迹和状态。
2.1 节点设备每艘海船上装备一个节点设备，用于定位和监测船只的位置和状态。
节点设备包括一块LoRa通信模块、GPS模块、传感器等。
LoRa通信模块用于与地面基站进行通信，传输船只的位置和状态信息。
GPS模块用于获取船只的经纬度信息。
传感器用于监测船只的燃油量、电池电量等状态信息。
2.2 地面基站地面基站主要负责与船只上的节点设备进行通信，接收船只的位置和状态信息，并对其进行处理。
地面基站由一台嵌入式主控设备、一块LoRa通信模块和一块终端显示设备组成。
嵌入式主控设备用于与LoRa通信模块进行通信，接收和发送船只的位置和状态信息。
终端显示设备用于显示船只的位置和状态信息。
2.3 应急救援中心应急救援中心是整个系统的核心部分，负责接收船只发出的紧急救援信号，并进行相应的处理和调度救援队伍。
应急救援中心由一台嵌入式主控设备和一块终端显示设备组成。
嵌入式主控设备用于接收和处理船只发出的紧急救援信号，并向终端显示设备发送相应的警报信息。
终端显示设备用于显示船只的紧急情况和进行救援队伍的调度。
3. 系统工作流程3.1 船只节点设备工作流程船只节点设备通过LoRa通信模块将船只的位置和状态信息发送给地面基站。
具体流程如下：- 获取船只的经纬度信息；- 获取船只的燃油量、电池电量等状态信息；- 将位置和状态信息通过LoRa通信模块发送给地面基站。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计
海上航行安全及应急救援系统设计是基于LoRa技术的一种方案。
本系统的设计目标是提供一种安全、高效、稳定的海上航行安全保障以及应急救援手段。
下面将详细介绍该系统的设计。
系统架构方面，本系统主要包括两个部分，分别是基站和终端节点。
基站作为系统的中心控制台，负责接收终端节点发送的信息并进行处理。
而终端节点则是安装在船只上的设备，可以监测并传输相关的航行数据。
在数据采集方面，终端节点依靠多个传感器来获取船只的实时数据，如船只的位置、航速、航向、水深等等。
这些数据通过LoRa无线通信技术传输给基站。
由于LoRa技术具有远距离传输、低功耗、抗干扰等特点，能够满足在海上环境中的通信需求。
在数据处理方面，基站接收到的数据将被存储在数据库中并进行分析处理。
通过对船只的位置、航速、航向等信息进行分析，可以实现对海上航行的安全性进行评估。
如果发现存在安全隐患，系统会自动发出警报，并提供相应的建议或指令。
在应急救援方面，该系统还具备一定的能力。
当系统监测到船只遇到紧急情况时，如船只的失事、海盗袭击等，可以通过LoRa通信向附近的救援机构发送求救信号。
基站还可以根据船只的实时位置信息指导救援机构前往现场进行救援。
为了增强系统的可靠性，可以采用基站间的数据备份和服务器冗余等措施。
这样可以保证在某一基站或服务器发生故障时，系统仍能正常运行。
基于LoRa的海上航行安全及应急救援系统设计能够提供船只的实时监测和评估，并在紧急情况下实现及时的应急救援。
这将有效提高海上航行的安全性和应急救援的效率。
基于NS-3的海上移动场景LoRa网络性能研究作者：李凌翎朱谦任久春来源：《微型电脑应用》2019年第03期摘 要：近几年来，低功耗广域网（Low Power Wide Area Network （LPWAN ））技术以功耗低、距离远、网络部署规模大的优势在物联网应用中兴起。
LoRa 作为LPWAN 技术的热门技术之一也成为了研究和应用的重点。
目前，对LoRa 技术的研究大多数是在陆地场景，海上场景研究较少。
而在物联网中，海上移动场景也是重要的应用场景，因此研究LoRa 技术在海上移动通信的性能有其重要的意义。
使用NS-3仿真平台，通过仿真平台中的LoRaWAN 模块，建立海上通信信道模型和节点移动模型，研究LoRa 技术在海上环境移动场景下的数据包投递率、网络规模等性能，为今后实际应用提供理论基础。
关键词：LoRa;LoRaWAN;NS-3;LPWAN;IoT;海上移动通信中图分类号：TN92; TN914.42文献标志码：AAbstract：In recent years， the low power wide area network （LPWAN） technology is gaining momentum as enabling technologies for the Internet of Things with advantages of low power consumption， long distance， and large-scale network deployment. LoRa， as one of the most prominent LPWAN technologies， has become the focus of research and application. At present，most researches on LoRa are on land scenes， and there are few studies on maritime scene， which is an important scenario in the Internet of Things. Therefore， it is of great significance to study the performance of LoRa technology in maritime mobile communications. In this paper， we use the NS-3 simulation platform to evaluate the performance of LoRaWAN in maritime mobile scenario. A maritime communication channel model and a node mobility model have been established， and then combined with LoRaWAN module in NS-3 to study the LoRa network performance. The simulation results are focus on packet delivery rate and network capacity， which can provide for theoretical basis for future practical applications.Key words：LoRa; LoRaWAN; NS-3; LPWAN; IoT; Maritime mobile scenarios0 引言物聯网中节点数量多、网络规模大，需要考虑节点成本、电池寿命、数据速率、传输延迟、移动性等因素。
传统的物联网通信技术有蜂窝通信、短距离无线通信技术（例如NFC、蓝牙、ZigBee、WiFi）。
蜂窝网络能够实现长距离通信，但难以满足低功耗、低成本的要求[1]。
而蓝牙等技术功耗低、传输距离短，限制在了覆盖范围小的应用场景，例如房间、小型建筑内。
通过多跳结构可以扩大覆盖范围，相应的代价就是部署成本的提高。
近年来，物联网的快速发展对通信技术提出了更高的要求，传统的物联网通信技术面临着巨大的挑战。
与此同时，一种新的接入技术LPWAN正逐渐兴起，为物联网的发展提供了新的解决方案。
LPWAN技术是一种革命性的物联网无线接入新技术，与Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等现有成熟商用的无线技术相比，具有远距离、低功耗、低成本、覆盖容量大等优点，适合于在长距离发送小数据量且使用电池供电方式的物联网终端设备[2]。
LPWAN技术传输距离远，在城市可达到3-5km，郊区可达10km。
它采用星型拓扑结构，一个网关直连多个节点，由于传输距离远，不需要像传感器网络一样采用多跳结构，从而降低了网络的复杂度。
LPWAN网络节点数众多，甚至可以达到上万个节点的规模。
在典型的物联网应用场景下，大多数的LPWAN技术都支持使用两节AA电池可供电设备工作10年的时间。
节点的低成本也降低了网络部署成本。
LPWAN技术主要分为两类：一类是工作在免授权Sub-GHz ISM频段的技术，如LoRa、Weightless、Sigfox等，在欧洲的工作频段是863 MHz-870 MHz，美国是902 MHz-928 MHz，国内LoRa技术工作频段在470 MHz-510 MHz。
另一类是工作在授权频段的技术。
基于授权频谱的低功耗广域网络技术是由业内知名的标准化组织3GPP推出的，有三种，即窄带物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）、LTE增强机器通信（LTE enhanced Machine Type Communication，LTE-eMTC）和GSM覆盖增强技术（Extended Coverage GSM，EC-GSM）[1]。
其中，LoRa和NB-IoT无疑是最热门的两种技术。
NB-IoT是基于蜂窝网络的窄带通信技术，带宽只有180 kHz，主流频段是800 MHz和900 MHz，可以直接部署在GSM网络、UMTS网络或LTE网络上。
NB-IoT技术建立在蜂窝网络的基础上，便于网络的大规模扩展以及管理。
LoRa技术源于美国Semtech公司的专利，基于扩频技术实现远距离传输。
LoRa技术更适用于私有网络，可灵活部署，适合企业级网络和科研应用。
目前对LoRa技术的研究主要集中在陆地环境，如在高楼林立的城市或者郊区。
本文旨在探究将LoRa技术应用于海上移动场景，例如海上帆船运动，使用LoRa技术作为通信手段设计海上监测系统，监测帆船运动状态，用于帆船训练。
因此研究LoRa技术应用于海上移动环境下的通信性能就至关重要。
本文接下来介绍LoRa技术以及LoRaWAN协议，并使用NS-3网络仿真平台对该协议在海上性能进行仿真探究，为实际应用提供理论借鉴。
2 基本原理1. LoRa技术LoRa物理层调制技术采用CSS（chirp spread spectrum）线性扩频调制技术，通过频率随时间线性变换的调频信号来编码信息[3]。
正是因为chirp脉冲的线性，收发机之间的频偏等效于时间偏差，解码时可以轻松消除，这也有利于抵抗多普勒频移。
因为对发射机晶振要求降低了，从而降低了成本。
LoRa技术的重要参数之一是扩频因子，扩频取值为{7，8，9，10，11，12}，不同扩频因子之间是正交的关系，不同扩频因子的信号互不影响。
扩频因子越大，灵敏度越高，传输距离越远，相应的代价就是数据速率的降低。
Semtech公司的SX1301八通道网关芯片的扩频因子和数据速率、接收灵敏度之间的关系如表1所示[4]：2. LoRaWAN协议三种设备的具体功能如下：终端设备：终端设备通过LoRa无线接入到一个或多个LoRa网关。
终端设备分为Class A、Class B、Class C三类[5]。
Class A是LoRa的默认模式，所有的LoRa设备都必须支持。
数据由终端设备发起，类似ALOHA协议随机发起数据的非同步模式，在发送完上行数据之后开启两个接收窗口，等待来自服务器的下行数据或命令。
第二个接收窗口会开启在不同的频段，来增加抗干扰性。
Class B在Class A的基础上，定时开启一个接收窗口，因此需要一个同步机制。
Class C除了发送过程以外，始终处于接收状态。
网关：作为中继器连接终端设备和服务器，是整个网络的重要部分。
负责接收终端设备数据包转发给服务器和接收服务器命令或数据下发到终端设备。
服务器：服务器管理、控制整个网络。
包括速度自适应控制、發送查询节点状态命令、管理网络安全等。
3. NS-3仿真平台NS-3是一种开源的离散事件网络模拟器，支持Wi-Fi， LTE， IEEE802.15.4、IP网络协议栈等。
它广泛汲取主流仿真器 NS2、YANS 和 GTNets 的技术经验，用 C++语言实现，兼容时下流行的 Python。
NS2部分模型已移植进NS3，使之在功能实现、版本更新、用户体验等方面都具有良好表现[6]。
NS-3的网络模拟支持系统包括：Attribute系统、Logging系统和Tracing系统。
由于广泛汲取了其他网络仿真工具的经验和技术，NS-3的内核在可量测性、可扩展性、模块化、支持仿真与现实融合等方面具有极大优势。
NS-3的网络构件包括：节点（Node）、应用（Application）、协议栈（Protocol Stack）、网络设备（Net Device）、信道（Channel）、拓扑生成器（Helper）等。
NS-3通过低层次的抽象，使得仿真效果尽可能反映真实网络的性能[7]。
4. NS-3中LoRaWAN模块因为NS-3中没有现成的关于LoRa的模块，因此为了实现仿真必须建立LoRaWAN的NS-3模块。
关于节点和网关的模块设计[8]如图2所示。
各层实现的功能如下。
App层：建立一个数据包发生器，该发生器按照一定的发包间隔周期性产生。
对于每个节点而言，第一次发包选取[0，m_interval]的随机时刻，而后遵循周期Tinterval。
该数据包的负载大小固定，产生后传送给mac层。
Mac层：该层主要实现LoRaWAN协议，包括把上层的数据加上MAC层协议帧格式后进行发送、当接收窗口需要开启时将设备从睡眠状态唤醒、选择SF参数对应的逻辑信道等。
Phy层：该层主要模拟lora芯片的物理层，实现把MAC层数据封装后发送到信道channel，根据接收功率、受到的干扰等判断从信道channel接收到的数据包是否正确。
