Modelo de Otimização de Alocação de Recursos em LoRaWAN para Aplicações de Internet das Coisas

  • Nagib Coelho Matni Universidade Federal do Pará
  • Jean Lucas Moraes Universidade Federal do Pará
  • André Figueira Riker Universidade Federal do Pará
  • Helder May Oliveira Universidade Federal do Pará
  • Denis Lima Rosário Universidade Federal do Pará
  • Eduardo Coelho Cerqueira Universidade Federal do Pará

Resumo


O LoRaWAN é a tecnologia sem fio de longo alcance mais utilizada para aplicações de Internet das Coisas (IoT) que trabalham com alta densidade, pois é capaz de conectar dispositivos que requerem serviços de comunicação de longo alcance, baixo custo e menor consumo de energia. Contudo, a densificação do uso de LoRaWAN em serviços IoT traz uma série de desafios devido a interferência por transmissão simultânea no mesmo canal e/ou maior consumo de energia pelos dispositivos. Nesse contexto, é crucial entender os conceitos de alocação de recursos do LoRaWAN para otimizar a configuração de parâmetros específicos do rádio, ie, Fator de Espalhamento (SF) e Frequência de portadora (CF), em que a otimização dos parâmetros de transmissão via modelos de otimização é um desafio em aberto. Este artigo apresenta o MARCO, um modelo de otimização de alocação de recursos para minimizar a Qualidade de Serviço (QoS) do LoRaWAN para aplicações de IoT, além de contribuir para a melhora da eficiência enérgica dos dispositivos. O MARCO considera uma programação linear inteira mista para definir as configurações ideais dos parâmetros SF e CF, bem como especificações de trafego da rede como um todo. Resultados de simulação demonstram a eficiência em termos de taxa de extração de dados, número de colisões e consumo de energia do MARCO em comparação com as heurísticas de alocação de recursos para LoRaWAN existentes.

Palavras-chave: LoRaWAN, IoT, PLIM, LoRa

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Publicado
07/12/2020
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MATNI, Nagib Coelho; MORAES, Jean Lucas; RIKER, André Figueira; OLIVEIRA, Helder May; ROSÁRIO, Denis Lima; CERQUEIRA, Eduardo Coelho. Modelo de Otimização de Alocação de Recursos em LoRaWAN para Aplicações de Internet das Coisas. In: WORKSHOP DE GERÊNCIA E OPERAÇÃO DE REDES E SERVIÇOS (WGRS), 25. , 2020, Rio de Janeiro. Anais [...]. Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação, 2020 . p. 43-56. ISSN 2595-2722. DOI: https://doi.org/10.5753/wgrs.2020.12450.