Efeito do desvanecimento Nakagami-m na escalabilidade das redes LoRa/LoRaWAN

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Honório, Felipe Gonsalez
• Orientador(a): Brante, Glauber Gomes de Oliveira
• Banca de defesa: Brante, Glauber Gomes de Oliveira, García Fernández, Evelio Martín, Fonseca, Mauro Sergio Pereira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Sistemas de comunicação sem fio; Rádio - Transmissores e transmissão; Redes de computadores - Escalabilidade; Simulação (Computadores); Engenharia elétrica; Wireless communication systems; Radio - Transmitters and transmission; Computer networks - Scalability; Computer simulation; Electric engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3170

No contexto de Internet das Coisas (IoT em inglês Internet of Things), este trabalho contempla um estudo da escalabilidade de uma rede de sensores sem fio LoRa/LoRaWAN em ambientes com desvanecimento. Para isto, através de simulações computacionais foi averiguado o efeito do desvanecimento modelado por um canal Nakagami-m na quantidade máxima de nós que pode ser colocada em uma determinada região para que a taxa de extração de dados seja compatível com os requisitos de algumas aplicações típicas de IoT. Os resultados mostram que a escalabilidade da rede LoRa diminui consideravelmente, com a quantidade de dispositivos reduzidas de 3 a 6 % para o canal Nakagami-m com m = 2, característico de cenários com uma parcela grande de linha de visada, e de 9 a 18% em canais Nakagami-m com m = 1, equivalente ao canal Rayleigh que não apresenta linha de visada em comparação com o canal AWGN. Além disso, foi demonstrado que existe um fator de espalhamento ótimo que depende da densidade de nós da rede e do duty cycle. Com fatores de espalhamento menores, observa-se que a quantidade de erros devido às perdas por desvanecimento é dominante na quantidade de erros total, representando mais de 86% dos casos de perda de pacotes. Entretanto, quando o fator de espalhamento aumenta, a robustez do receptor aumenta, consequentemente reduzindo a probabilidade de erro em função do desvanecimento. Por outro lado, a quantidade de colisões começa a se tornar significativa, uma vez que o tempo de propagação de cada símbolo aumenta com o SF.