Ước lượng cự ly truyền dẫn trong mạng LoRa hai chặng dưới ảnh hưởng của nhiễu giữa các thiết bị đầu cuối

  • Cồ Như Văn

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
  • Đỗ Việt Hà

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
  • Nguyễn Thanh Hải

    Trường Đại học Giao thông vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam
Email: vancn@utc.edu.vn
Từ khóa: Mạng LoRa hai chặng, SIR, nhiễu nội vùng, nhiễu liên vùng.

Tóm tắt

Mạng diện rộng công suất thấp truyền cự ly dài LoRaWan (long range wide area networks) được triển khai và phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Với các ưu điểm nổi bật như giá thành thấp, tiết kiệm năng lượng, độ tin cậy cao, số lượng các thiết bị kết nối đến mạng lớn và phạm vi mạng rộng, LoRaWan đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng IoT (Internet-of-things). Bài báo thực hiện ước lượng khoảng cách truyền dẫn lớn nhất và vị trí đặt trạm lặp của mạng LoRa hai chặng. Không giống như các nghiên cứu khác chỉ xét đến suy hao và nhiễu tạp âm khi ước lượng cự ly truyền, bài báo phân tích các loại nhiễu trong mạng LoRa gồm nhiễu giữa các thiết bị trong cùng một vùng SF (Spreading Factor) và giữa các vùng SF khác nhau đều được tính đến khi đánh giá chất lượng hệ thống. Các chỉ tiêu kỹ thuật của mạng gồm tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu SNR (Singal-to-Noise Ratio) và SIR (Singal-to-Interference Ratio) được tính toán dùng mô hình kênh Rayleigh có xét đến suy hao truyền dẫn, hiệu ứng che khuất và hiệu ứng đa đường. Dựa vào ngưỡng yêu cầu của các chỉ số này trong quy hoạch mạng LoRa, cự ly truyền tối đa và vị trí trạm lặp được tính toán. Kết quả của bài báo có thể được áp dụng trong quy hoạch và thiết kế mạng LoRa.

Tài liệu tham khảo

[1]. A. Mahmood et al., Scalability Analysis of a LoRa Network Under Imperfect Orthogonality, IEEE Transactions on Industrial Informatics, 15 (2019) 1425-1436. https://doi.org/10.1109/TII.2018.2864681
[2]. R. El Chall, S. Lahoud, M. El Helou, LoRaWAN Network: Radio Propagation Models and Performance Evaluation in Various Environments in Lebanon, IEEE Internet of Things Journal, 6 (2019) 2366-2378. https://doi.org/10.1109/JIOT.2019.2906838
[3]. O. Georgiou, U. Raza, Low Power Wide Area Network Analysis: Can LoRa Scale?, IEEE Wireless Communications Letters, 6 (2017) 162-165. https://doi.org/10.1109/LWC.2016.2647247
[4]. D. Bankov, E. Khorov, A. Lyakhov, Mathematical model of LoRaWAN channel access with capture effect, 2017 IEEE 28th Annual International Symposium on Personal, Indoor, and Mobile Radio Communications (PIMRC), 2017, pp. 1-5. https://doi.org/10.1109/PIMRC.2017.8292748
[5]. D. Croce et al., Impact of LoRa Imperfect Orthogonality: Analysis of Link-Level Performance, IEEE Communications Letters, 22 (2018) 796-799. https://doi.org/10.1109/LCOMM.2018.2797057
[6]. L.-C. Hwang et al., A bridge between the smart grid and the Internet of Things: Theoretical and practical roles of LoRa, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 113 (2019) 971-981. https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2019.06.001
[7]. H. Lee, K. Ke, Monitoring of Large-Area IoT Sensors Using a LoRa Wireless Mesh Network System: Design and Evaluation, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 67 (2018) 2177-2187. https://doi.org/10.1109/TIM.2018.2814082
[8]. J. Petajajarvi et al., On the coverage of LPWANs: range evaluation and channel attenuation model for LoRa technology, 14th International Conference on ITS Telecommunications (ITST), 2015, pp. 55-59. https://doi.org/10.1109/ITST.2015.7377400
[9]. P. A. Campos et al., Evaluation of LoRaWAN Transmission Range for Wireless Sensor Networks in Riparian Forests, 22nd International ACM Conference on Modeling, 2019, pp. 199-206. https://doi.org/10.1145/3345768.3355934
[10]. T. H. Nguyen et al., Performance Analysis and Optimization of the Coverage Probability in Dual Hop LoRa Networks With Different Fading Channels, IEEE Access, 8 (2020) 107087-107102. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3000600
[11]. L. Parri et al., Offshore LoRaWAN Networking: Transmission Performances Analysis Under Different Environmental Conditions, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. Early Access, 2020, pp. 1-1. https://doi.org/10.1109/TIM.2020.3031193
[12]. A. Hoeller et al., Analysis and Performance Optimization of LoRa Networks With Time and Antenna Diversity, IEEE Access, 6 (2018) 32820-32829. https://doi.org/ 10.1109/ACCESS.2018.2839064

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
27/11/2020
Nhận bài sửa
28/01/2021
Chấp nhận đăng
17/02/2021
Xuất bản
15/04/2021
Chuyên mục
Công trình khoa học