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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-3321-5687
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Otimização da seleção de parâmetros de transmissão de redes LORA Mesh de gateway single channel em ambientes rurais
Alternate title (s): Optimization of transmission parameter selection for LORA Mesh single channel gateway networks in rural environments
Author: Bueno, Henrique de Oliveira
First Advisor: Guardieiro, Paulo Roberto
First coorientator: Silva, Éderson Rosa da
First member of the Committee: Silva, Éderson Rosa da
Second member of the Committee: Moreira, Júnio
Summary: A tecnologia Long Range (LoRa) possui como característica possibilitar transmissões wireless de dados a longas distâncias com taxas limitadas, porém utilizando dispositivos com custo reduzido, uma potência baixa e, como consequência, com um consumo energético pequeno. A camada física deste tipo de rede é configurada, principalmente, por quatro parâmetros, sendo eles o spreading factor, a taxa de código, a potência de transmissão e a largura de banda. Tais parâmetros são responsáveis por ajustar a operação da comunicação em relação à taxa de transmissão, robustez a ruídos e interferências, alcance do sinal e consumo de energia. Portanto, é essencial que a escolha dos valores destes parâmetros seja realizada de forma a otimizar o desempenho da rede LoRa em referência às características mencionadas. Para redes instaladas em determinadas localizações, como em ambientes rurais, por exemplo, tal escolha possui uma relevância ainda maior, visto que, para aplicações deste tipo, muitas vezes os transmissores se encontram em locais pouco acessíveis que dificultam a realização de manutenções gerais do dispositivo, como uma reconfiguração dos parâmetros ou uma substituição de bateria. Neste contexto, este trabalho possui como proposta apresentar o desenvolvimento de um método baseado em algoritmos genéticos, capaz de definir uma configuração de parâmetros de transmissão de uma rede LoRa Mesh de gateway single channel para ambientes rurais que otimize a taxa de transmissão dos dispositivos, condicionado a não exceder um limite máximo de consumo energético estabelecido. Além disso, utilizando como base o modelo de propagação Log-Distância, desenvolveu-se uma modelagem de perda de caminho para comunicações LoRa em áreas rurais, possibilitando uma representação mais fiel à prática e, como consequência, resultando em maior confiabilidade das análises realizadas.
Abstract: The Long Range (LoRa) technology has the characteristic of enabling wireless data transmission over long distances with limited rates, but using devices with reduced cost, a low power and, as a consequence, with a low energy consumption. The physical layer of this type of network is mainly configured by four parameters - the spreading factor, the code rate, the transmission power and the bandwidth. These parameters are responsible for adjusting the communication operation in relation to the transmission rate, noise and interference robustness, signal range and power consumption. Therefore, it is essential that the choice of values for these parameters is carried out in order to optimize the performance of the LoRa network in reference to the mentioned characteristics. For networks installed in certain locations, such as in rural environments, for example, this choice has even greater relevance, since, for applications of this type, transmitters are often located in scarcely accessible areas that make it difficult to carry out general maintenances of the device, such as a reconfiguration of parameters or a battery replacement. In this context, this work proposes to present the development of a method based on genetic algorithms, capable of define a configuration of transmission parameters of a single channel gateway LoRa Mesh network for rural environments that optimizes the transmission rate of the devices, conditioned not to exceed an established maximum energy consumption limit. Furthermore, using the Log-Distance propagation model as a basis, a path loss model for LoRa communications in rural areas was developed, enabling a representation that is more faithful to practice and, as a consequence, resulting in greater reliability of the performed analyzes.
Keywords: Algoritmos genéticos
Genetic algorithms
LoRa
LoRa
Mesh
Mesh
Redes em ambientes rurais
Networks in rural environments
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Subject: Engenharia elétrica
Transmissão em rede
Algorítmos genéticos
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: BUENO, Henrique de Oliveira. Otimização da seleção de parâmetros de transmissão de redes LORA Mesh de gateway single channel em ambientes rurais. 2021. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.608
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.608
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/33753
Date of defense: 27-Oct-2021
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