Maximizando a Eficiência Energética em Cidades Inteligentes: Otimização de Recursos de Rádio em Dispositivos IoTs LoRa com Programação Linear

  • Rayane Araújo Lima UFG
  • Marcos A. M. Seraphim UFG
  • Waldir Moreira Fraunhofer Portugal AICOS
  • Antonio Oliveira-Jr UFG / Fraunhofer Portugal AICOS

Resumo


A crescente demanda por eficiência energética em ambientes urbanos, especialmente em cidades inteligentes, torna-se imperativa com a proliferação massiva de dispositivos IoTs nas redes 6G. Destacamos a relevância crítica da tecnologia LoRa para aplicações IoTs em ambientes urbanos, ressaltando a necessidade de otimizar parâmetros fundamentais, como o Fator de Espalhamento (SF) e a Potência de Transmissão (TP). O estudo compara nossa proposta de Programação Linear (PL) com métodos heurísticos e pseudoaleatórios, demonstrando que nossa abordagem se destaca notavelmente ao reduzir significativamente o consumo de energia durante as transmissões dos dados. Esses resultados indicam um potencial expressivo para aprimorar tanto o desempenho quanto a sustentabilidade de dispositivos IoT em redes 6G.

Referências

Adelantado, F., Vilajosana, X., Tuset-Peiro, P., Martinez, B., Melia-Segui, J., and Watteyne, T. (2017). Understanding the limits of lorawan. IEEE Communications Magazine, 55(9):34–40.

ANEEL (2023). Base de dados - nacional brasil.

Babaki, J., Rasti, M., and Aslani, R. (2020). Dynamic spreading factor and power allocation of lora networks for dense iot deployments. In 2020 IEEE 31st Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, pages 1–6.

Bor, M., Roedig, U., Voigt, T., and Alonso, J. (2016). Do lora low-power wide-area networks scale? Croce, D., Gucciardo, M., Mangione, S., Santaromita, G., and Tinnirello, I. (2018). Impact of lora imperfect orthogonality: Analysis of link-level performance. IEEE Com- munications Letters, 22(4):796–799.

Croce, D., Gucciardo, M., Mangione, S., Santaromita, G., and Tinnirello, I. (2020). Lora technology demystified: From link behavior to cell-level performance. IEEE Transactions on Wireless Communications, 19(2):822–834.

Croce, D., Gucciardo, M., Tinnirello, I., Garlisi, D., and Mangione, S. (2017). Impact of spreading factor imperfect orthogonality in lora communications. In Towards a Smart and Secure Future Internet, volume 766, pages 6510–6523, Cham, Switzerland. Springer.

J. Petajajarvi, K. Mikhaylov, A. R. T. H. e. M. P. (2015). On the coverage of lpwans: range evaluation and channel attenuation model for lora technology. ITS Telecommunications (ITST), 14th International Conference on. IEEE, pages 55–59.

Jia, G., Han, G., Li, A., and Du, J. (2018). Ssl: Smart street lamp based on fog computing for smarter cities. IEEE Trans. Ind. Informat., 14(11):4995–5004.

Li, S., Raza, U., and Khan, A. (2018). How agile is the adaptive data rate mechanism of lorawan? In 2018 IEEE Global Communications Conference (GLOBECOM), pages 206–212.

Lv, Z., Lou, R., Li, J., Singh, A. K., and Song, H. (2021). Big data analytics for 6g-enabled massive internet of things. IEEE Internet of Things Journal, 8(7):5350–5359.

Mahmood, A., Sisinni, E., Guntupalli, L., Rondón, R., Hassan, S. A., and Gidlund, M. (2019). Scalability analysis of a lora network under imperfect orthogonality. IEEE Trans. Ind. Informat., 15(3):1425–1436.

Park, G., Lee, W., and Joe, I. (2020). Network resource optimization with reinforcement learning for low power wide area networks. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2020.

Premsankar, G., Ghaddar, B., Slabicki, M., and Francesco, M. D. (2020). Optimal configuration of lora networks in smart cities. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 16(12):7243–7254.

Rappaport, T. S. (2002). Wireless communications – principles and practice, second edition. (the book end). Microwave Journal, 45(12):128. Gale Academic One-File, link.gale.com/apps/doc/A97115718/AONE?u=googlescholar& sid=bookmark-AONE&xid=b90e8934.

Raza, U., Kulkarni, P., and Sooriyabandara, M. (2017). Low power wide area networks: An overview. IEEE Communications Surveys Tutorials, 19(2):855–873.

Reynders, B., Meert, W., and Pollin, S. (2017). Power and spreading factor control in low power wide area networks. In 2017 IEEE International Conference on Communications (ICC), pages 1–6.

Sisinni, E., Saifullah, A., Han, S., Jennehag, U., and Gidlund, M. (2018). Industrial internet of things: Challenges, opportunities, and directions. IEEE Trans. Ind. Informat., 14(11):4724–4734.

Slabicki, M., Premsankar, G., and Di Francesco, M. (2018). Adaptive configuration of lora networks for dense iot deployments. In NOMS 2018 - 2018 IEEE/IFIP Network Operations and Management Symposium, pages 1–9.

Varsier, N. and Schwoerer, J. (2017). Capacity limits of lorawan technology for smart metering applications. In Proc. IEEE Int. Conf. Commun., pages 1–6.

Waret, A., Kaneko, M., Guitton, A., and El Rachkidy, N. (2019). Lora throughput analysis with imperfect spreading factor orthogonality. IEEE Wireless Communications Letters, 8(2):408–411.

Zhu, G., Liao, C.-H., Suzuki, M., Narusue, Y., and Morikawa, H. (2018). Evaluation of lora receiver performance under co-technology interference. In Proc. 15th IEEE Annu. Consum. Commun. Netw. Conf. (CCNC).
Publicado
20/05/2024
LIMA, Rayane Araújo; SERAPHIM, Marcos A. M.; MOREIRA, Waldir; OLIVEIRA-JR, Antonio. Maximizando a Eficiência Energética em Cidades Inteligentes: Otimização de Recursos de Rádio em Dispositivos IoTs LoRa com Programação Linear. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS (SBRC), 42. , 2024, Niterói/RJ. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2024 . p. 393-406. ISSN 2177-9384. DOI: https://doi.org/10.5753/sbrc.2024.1401.

Artigos mais lidos do(s) mesmo(s) autor(es)

1 2 > >>