Correlación del comportamiento de una arquitectura de red LoRaWAN con modelos de propagación en un entorno con vegetación

Tesis (Maestría en Redes de Datos) - Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Informática, 2024.

1 Introducción -- 1.1 Introducción a las redes LPWAN y la importancia en la agricultura -- 1.2 Objetivo General -- 1.2.1 Objetivos específicos -- 1.3 Metodología -- 1.4 Resultados esperados -- 1.5 Motivación y estado del arte -- 1.6 Estructura de la tesis -- 2 Conceptos básicos antes de entender LoRa® -- 2.1 Principios de las comunicaciones de espectro extendido -- 2.2 Teorema de Shannon-Hartley -- 2.3 Principios del espectro ensanchado por secuencia directa (Direct Sequence Spread -- Spectrum) DSSS -- 3 Conceptos de la modulación LoRa® -- 3.1 Modulación LoRa® -- 3.2 Un poco de historia -- 3.3 Tecnología LoRa® -- 3.3.1 Modulación de frecuencia chirp -- 3.3.2 Desplazamiento en frecuencia FSK -- 3.3.3 Robustez -- 3.4 Parámetros que utiliza un canal de comunicación LoRa® -- 3.5 Chirp spread spectrum modulation - Modulación de espectro ensanchado por chirp -- 3.5.1 Ancho de banda BW -- 3.5.2 Spreading Factor SF -- 3.5.3 Tasa de codificación CR -- 3.5.4 Adaptive Data Rate ADR -- 4 LoRaWAN® -- 4.1 Conceptos LoRaWAN® -- 4.2 LoRaWAN® -- 4.2.1 Acceso a la red -- 4.2.2 Clasificación de dispositivos -- 4.2.3 Dispositivos de Clase A - dispositivos bidirecionales optimizando el bajo -- consumo -- 4.2.4 Dispositivos de Clase B: dispositivos bidireccionales con latencia downlink -- determinista -- 4.2.5 Dispositivos de Clase C: dispositivos bidireccionales con baja latencia -- 4.2.6 Bandas de espectro radioeléctrico de uso compartido -- 4.2.7 Estándar LoRaWAN® -- 4.2.8 Estructura de los canales -- 4.3 Distintos tipos de redes LoRaWAN® -- 4.3.1 The Things Network -- 4.3.2 ChirpStack -- 5 Modelos de propagación -- 5.1 Propagación de señales -- 5.2 Atenuación en espacio libre -- 5.3 Atenuación modelo de reflexión terrestre de dos rayos (Two-Ray Model Path Loss) -- 5.4 Zonas de fresnel -- 5.5 Modelos empíricos de propagación con vegetación -- 5.5.1 Modelo de decaimiento exponencial (MED) de Weissberger -- 5.5.2 Modelo ITU-R -- 5.5.3 Modelo FITU-R -- 5.5.4 Modelo LITU-R -- 5.5.5 Modelo COST235 -- 5.5.6 Tabla resumen -- 6 Implementación de escenario de prueba y análisis de los resultados -- 6.1 Metodología de desarrollo -- 6.1.1 Tarea A: Selección y armado de escenario de prueba -- 6.1.2 Tarea B: Selección y armado de los nodos -- 6.1.3 Tarea C: Selección y armado del gateway -- 6.1.4 Tarea D: Implementación del servidor de red LoRaWAN -- 6.1.5 Tarea E: Implementación de la integración -- 6.1.6 Tarea F: Armado de dashboards de información -- 6.1.7 Cuadro resumen de parámetros -- 6.2 Análisis de las mediciones -- 6.2.1 Dashboard de comparación -- 6.2.2 Comparación de las mediciones con los distintos modelos -- 7 Conclusiones -- 7.0.1 Publicaciones y presentaciones derivadas de la investigación -- 7.0.2 Futuras líneas de investigación -- Bibliografía