Proposta de melhoria para o algoritmo ADR do protocolo LoRaWAN voltado para aplicações agrícolas de IoT

Abstract

Este trabalho apresenta o estudo e proposta de melhoria para o algoritmo de adaptação da taxa de dados (Adaptive Data Rate - ADR) do protocolo de comunicação de amplo alcance (Long Range Wide Area Network - LoRaWAN). Este protocolo é aplicado sobre a tecnologia de comunicação sem fio, de longo alcance (Long Range-LoRa), projetada para dispositivos de Internet das Coisas (Internet of Things - IoT), particularmente nos casos de baixa taxa de transferência de dados, longo alcance e baixíssimo consumo de energia. Estudos na área apontam que o algoritmo ADR apresenta algumas ineficiências, na definição dos parâmetros de transferência de dados, utilizados pela rede. Estes estudos propõem soluções mais adaptadas e capazes de lidar com um conjunto maior de parâmetros da rede, oferecendo ganhos significativos em desempenho e economia de energia. A utilização de LoRaWAN está associada principalmente a estruturas de sensoriamento e monitoramento remoto, além de controle de sistemas tolerantes à latência de sinal, sendo altamente escalável e com garantias de segurança, através de criptografia nos dados transmitidos. A Fundação CERTI, instituição que está empenhada em oferecer soluções tecnológicas para seus clientes e que já possui bom histórico de atuação na área de tecnologia da comunicação, conhecendo o potencial e as vantagens desta tecnologia, optou por aprofundar sua base de conhecimento sobre a mesma. Vislumbrou-se o potencial da tecnologia para aplicações de agricultura inteligente, com o objetivo de ampliar a maturidade e domínio sobre a mesma, para exploração em projetos futuros. A proposta deste trabalho é apresentar uma melhoria para o algoritmo ADR visando melhorar o desempenho da rede em aplicações voltadas à agricultura, onde os dispositivos sensoriais apresentam-se a distâncias consideráveis do gateway de recepção de dados. Foram elaboradas simulações utilizando um ambiente de simulação de redes (Objective Modular Network Testbed in C++ - OMNeT++) com uma extensão denominada FLora, voltada para a tecnologia LoRa. Com simulações voltadas para o cenário de aplicação, foram levantados indicadores para avaliar o desempenho do algoritmo convencional e propor melhorias, que foram implementadas em novas simulações e mostraram resultados satisfatórios no desempenho da rede.