LoRa(遠程)是一種非常適合物聯網(IoT)應用程序的低功耗廣域網技術。LoRa用于牲畜監視應用程序，在該應用程序中，將點對點模式配置為從傳感器收集GPS和加速度計數據，并將收集到的數據中繼到基站。
例如智慧農場行業中，自由放養的牛監控就是一項具有挑戰性的應用。因為電池供電的傳感器必須小巧且節能，并且能夠在無法預測的位置進行長距離的數據通信。我們提出了對現有LoRa網狀網絡協議的新穎更改，該協議通過使用GPS傳感器啟用的全局時間同步以及LoRa獨有的并發傳輸特性，將能耗降至最低。網狀布線階段有效地發生在每個數據收集期間，使該方法非常適合于將高度移動的傳感器聯網。
LoRa網狀網絡體系結構，用于跟蹤和監視自由放養牛的位置和活動。在建議的系統中，電池供電的傳感器連接到牲畜，并定期收集GPS數據和加速度計數據并將其傳輸到基站。較長的傳輸距離和物理障礙(例如起伏的丘陵，樹木和其他牲畜)要求將傳感器網絡配置為網格，從而允許收集的數據在到達基站之前在傳感器之間進行中繼。基站和傳感器之間的數據傳輸是雙向的，必須以超低的能耗實現。
擬議的系統引入了一種協議，該協議能夠在超過LoRa規定的距離上進行安全且能源優化的數據通信。擬議的框架使用GPS來使網絡中的所有傳感器時間同步到精確的喚醒時間，從而實現不頻繁，安全且一致的數據交換網絡的配置，從而將能耗降至最低。使用建議的系統的應用程序將受益于增加的數據傳輸范圍和改進的數據包傳遞可靠性，同時將能耗降到最低。
這項工作是由一個現實的自由放養牛監視應用程序激發的，該應用程序使用電池供電的傳感器來收集GPS和加速度計數據，并通過LoRa傳輸到基站[13]。使用物聯網設備監控散養牛所面臨的挑戰總結如下：
1。牛的流動性很高，并且可以在偏遠的農村，偏遠地區移動很長的距離，從而使通信鏈接變得不可靠。
2。牛充當大型電介質，并且可以吸收大量的射頻傳輸能量，從而使IoT設備的通信范圍取決于牛的方向。
3。傳感器包裝必須小巧輕便，需要一個小的電池，這會造成能源受限的情況。
通過LoRa傳輸網絡，該網絡使用相鄰的牛作為中繼器將傳感器數據傳輸到LoRa基站。典型的網狀網絡協議不適合我們的牲畜監視應用程序，因為它們消耗大量能量、移動性能差且不安全。lora無線網絡架構可以解決這些困難：
1。利用GPS時間同步和LoRa并發傳輸功能來有效地從分布在較大地理區域的超低功率傳感器收集數據。
2。將輕量級加密和身份驗證安全功能集成到LoRa網狀網絡中，以防止數據包嗅探，數據欺騙和智能拒絕服務(DoS)攻擊。
3。lora應用于新型的散養牛監控應用程序，這給確保可靠的數據包傳送和超低能耗帶來了重大挑戰。可以開發傳感器原型在牛場環境中進行實驗驗證。
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