Utilização de replicação de mensagens codificadas em redes lora

Abstract

As LPWANs surgiram como soluções promissoras para aplicações da Internet das coisas, o que atraiu atenção da comunidade acadêmica. Dentre diversas tecnologias LPWAN, a LoRa é de longe a mais utilizada como objeto de estudo entre os pesquisadores, por possuir protocolos de redes abertos (como a LoRaWAN) com equipamentos mais acessíveis em praticamente todo o mundo. Contudo, a capacidade e escalabilidade das redes LoRa ainda é incerta, e isto é o ponto chave de pesquisas recentes. Uma das técnicas consideradas na literatura para aumentar a capacidade destas redes é a replicação de mensagens, o que criaria diversidade temporal. Esta dissertação foca na utilização de métodos de replicação de mensagens codificadas em redes LoRa, e propõe um novo método de replicação de mensagens para essas redes. Além disso, são realizadas otimizações dos parâmetros de configuração dos métodos apresentados e comparações de seus desempenhos em termos de probabilidade de outage. Os resultados das simulações indicam que métodos de replicações codificadas aumentam a capacidade da rede, enquanto diminuem o consumo energético quando comparados a técnicas de replicações simples. Ainda, o novo método de replicação superou o método codificado da literatura em troca de um custo energético adicional.

Abstract: Among the several LPWAN technologies, LoRa is the by far the mostly addressed by the research community, probably because it is an open standard with less expensive equipment available in, virtually, every country. However, the capacity and scalability of LoRa is still uncertain, and thus is a focal point of recent research. One of the techniques considered in the literature to increase the capacity of these networks is message replication, what would increase time diversity. This paper aims at the use of coded message replication schemes in LoRa networks, and proposes a novel coded message replication scheme for these networks. Moreover, we analyze the optimization of the configuration parameters of the proposed schemes and compare its performance in terms of outage probability with other techniques in the literature. The simulation results indicate that coded replication schemes enhance the network capacity while reducing the energy consumption compared to simple replication techniques. Also, the novel replication scheme outperformed the coding scheme in the literature at the expense of some additional energy cost.