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Publication
Ad Hoc Wireless Network for Long Range Applications
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 3.03 MB | Adobe PDF |
Authors
Abstract(s)
The Long Range (LoRa) technology has been gaining popularity, becoming one of
the most promising and frequently used technologies among Low Power Wide Area
Networks (LPWANs). Highly compatible with Internet of Things (IoT) applications,
LoRa enables long-range communications, albeit with low transmission rates and
duty cycle constraints. Despite all this enthusiasm, challenges persist in LoRa
networks, especially in terms of coverage, with the occurrence of problematic areas
where communications are inconsistent, often referred to as shadow zones. The
reasons are diverse, ranging from the urban propagation environment, physical
obstruction to the network base station, or locations with significant electromagnetic
attenuation, among others. In this context, this project focused on designing an Ad
Hoc protocol integrated with the LoRaWAN network to perfect communication in
unstable scenarios. This protocol was designed for non-mobile devices that rely
exclusively on LoRa technology for communication. The Ad Hoc LoRa approach
aims to address small areas with unstable connectivity by transforming unstable
nodes into Slave devices that connect to relay nodes called Masters, resulting in the
formation of two-hop communication trees. The test results reveal the effectiveness
of the Ad Hoc LoRa protocol in optimizing network coverage and improving the
success rates of transmitted messages. Furthermore, the results suggest that the
protocol may offer superior energy efficiency compared to direct transmissions to
LoRaWAN base stations.
A tecnologia Long Range (LoRa) tem vindo a ganhar bastante popularidade, tornando-se numa das tecnologias mais promissoras e frequentemente utilizadas entre as Low Power Wide Area Networks (LPWAN). Altamente compatível com aplicações da Internet of Things (IoT), LoRa permite comunicações de longo alcance, ainda que com baixas taxas de transmissão e restrições de duty cycle. Apesar de todo esse fulgor, subsistem desafios nas redes LoRa, especialmente em termos de cobertura, com a ocorrência de áreas problemáticas onde as comunicações são inconsistentes, muitas vezes referidas como zonas sombra. Os motivos são diversos, que vão desde o ambiente de propagação urbano, obstrução física à estação base da rede ou locais com uma grande atenuação eletromagnética, entre outros. Nesse âmbito, esta dissertação concentrou-se no desenho de um protocolo ad hoc integrado com a rede LoRaWAN com o objetivo de otimizar a comunicação em cenários de instabilidade. Este protocolo foi projetado essencialmente para dispositivos não móveis que se baseiam exclusivamente na tecnologia LoRa para comunicação. A abordagem do Ad Hoc LoRa consiste em resolver pequenas áreascom conectividade instável, transformando nós instáveis em dispositivos Escravos que se ligam a nós retransmissores denominados de Mestres, resultando na formação de árvores de comunicação de dois saltos. Os resultados dos testes realizados revelam a eficácia do protocolo Ad Hoc LoRa na otimização da cobertura da rede e na melhoria das taxas de sucesso das mensagens transmitidas. Além disso, os resultados sugerem que o protocolo pode oferecer uma eficiência energética superior em comparação com as transmissões diretas às estações base LoRaWAN.
A tecnologia Long Range (LoRa) tem vindo a ganhar bastante popularidade, tornando-se numa das tecnologias mais promissoras e frequentemente utilizadas entre as Low Power Wide Area Networks (LPWAN). Altamente compatível com aplicações da Internet of Things (IoT), LoRa permite comunicações de longo alcance, ainda que com baixas taxas de transmissão e restrições de duty cycle. Apesar de todo esse fulgor, subsistem desafios nas redes LoRa, especialmente em termos de cobertura, com a ocorrência de áreas problemáticas onde as comunicações são inconsistentes, muitas vezes referidas como zonas sombra. Os motivos são diversos, que vão desde o ambiente de propagação urbano, obstrução física à estação base da rede ou locais com uma grande atenuação eletromagnética, entre outros. Nesse âmbito, esta dissertação concentrou-se no desenho de um protocolo ad hoc integrado com a rede LoRaWAN com o objetivo de otimizar a comunicação em cenários de instabilidade. Este protocolo foi projetado essencialmente para dispositivos não móveis que se baseiam exclusivamente na tecnologia LoRa para comunicação. A abordagem do Ad Hoc LoRa consiste em resolver pequenas áreascom conectividade instável, transformando nós instáveis em dispositivos Escravos que se ligam a nós retransmissores denominados de Mestres, resultando na formação de árvores de comunicação de dois saltos. Os resultados dos testes realizados revelam a eficácia do protocolo Ad Hoc LoRa na otimização da cobertura da rede e na melhoria das taxas de sucesso das mensagens transmitidas. Além disso, os resultados sugerem que o protocolo pode oferecer uma eficiência energética superior em comparação com as transmissões diretas às estações base LoRaWAN.
Description
Keywords
LoRaWAN Zonas Sombra Ad Hoc Multihop Árvore de dois saltos