Análise de redes Lorawan : desempenho indoor, outdoor, híbrido, aplicações e simulações utilizando NS3

Abstract

A ascensão da Internet das Coisas (IoT) traz consigo um novo conceito: o LPWAN (Low Power Wide Area Network). Essas redes são caracterizadas pelo seu longo alcance, baixa taxa de trans missão e baixo consumo de energia. Dentre as tecnologias que atendem a esses requisitos, destaca-se o LoRa (Long Range) que, por ser amplamente utilizado em aplicações IoT, é o objeto de estudo desse trabalho. Sendo assim, esse projeto visa caracterizar seu funcionamento através de práticas e simulações, entendendo seu funcionamento e limitações. Tais fundamentações foram alcançadas a partir da realização de campanhas de medição em ambientes Indoor, Outdoor e com caracte rísticas mistas, isto é, um ambiente híbrido (Outdoor/Indoor). Além disso, houve a realização de simulações computacionais para verificar topologias com 364 dispositivos com 1 a 4 gateways, em cenários suburbanos. Por fim, para critérios de ilustração de como se daria a implementação de uma rede LoRa em uma situação propícia para a utilização de soluções relacionadas à IoT, foi desenvolvido um sistema de monitoramento de consumo de energia elétrica em aparelhos de ar-condicionado distribuídos ao longo de um ambiente Indoor. Os resultados obtidos mostram que a tecnologia LoRa, em seu fator de espalhamento espectral 10, consegue cobrir um ambiente Indoor de aproximadamente 75 m com dois andares, assegurando uma possível aplicação no local. Além disso, as medições Outdoor mostram um alcance de 1,5 km em ambiente urbano, enquanto o desempenho em ambiente híbrido conseguiu, no melhor caso, um alcance de até 600 m com o uso de apenas um gateway. No entanto, a simulação mostra que, com o aumento da quantidade de gateways o sistema poderia sustentar 95% de PDR média em distâncias de 8 km.