ANÁLISE CRÍTICA DO MODELO DE PROPAGAÇÃO ITU-R P.1812 PARA REDES LoRaWAN

Abstract

In the current scenario, communication technologies have become an integral part of society, enabling not only the transfer of information globally between humans and machines, but also contributing to the advent of Internet of Things. In this context, of connectivity between the most diverse devices, whether for domestic or public use, various solutions stand out, among them the group of LPWAN technologies, for providing long-range communication, with low energy consumption devices at a relatively low cost. Between these techniques, one that has become highly attractive in the market is LoRaWAN networks, gaining space in areas such as: smart cities, industry, and environmental monitoring. Regarding LoRaWAN network projects, propagation models used for planning cellular networks are usually adopted, which have less adherence to this LPWAN technology, due to their particularities, which could cause harmful effects to the functionality of these networks, after their implementation. Means for solving this problem include two main lines of action: the development of new models, or the adjustment of pre-existing techniques, considering the characteristics of the LoRaWAN solution. In this work, the second line of action is adopted, defining ITU-R P.1812 recommendation as the analysis model. Two data processing approaches are tested: a more complex one, called approach 1, which performs the evaluation, point by point, and a simplified method, called approach 2, which generalizes the data between terminals. A comparative analysis of statistical data is performed for both solutions, using information from three different databases, along with an alternative for prediction in LoRaWAN networks, the Egli model. The results suggest that the choice for approach 2 may be more favorable for rural environments, with simpler land cover characteristics, while approach 1 stands out for more complex scenarios. However, for the latter, the data obtained suggest the possibility of adopting approach 2, as a good alternative, depending on the designer’s criteria.

No panorama atual, as tecnologias de comunicação tornaram-se parte integrante da sociedade, possibilitando não somente a transferência de informações, globalmente, entre humanos e máquinas, como também contribuindo para o advento da Internet das Coisas. Neste contexto, de conectividade dos mais diversos dispositivos, sejam eles de utilidade doméstica ou pública, destacam-se as mais variadas soluções, dentre elas o ramo das tecnologias LPWAN, por proporcionar comunicação de longo alcance, com baixo consumo de energia, por meio de dispositivos com custo relativamente reduzido. Dentre essas técnicas, uma que se tornou altamente atrativa no mercado foi a das redes LoRaWAN, ganhando espaço em áreas como: cidades inteligentes, indústria e monitoramento ambiental. No que tange aos projetos de redes LoRaWAN, normalmente adotam-se modelos de propagação utilizados para o planejamento de redes celulares, que possuem menor aderência a essa tecnologia LPWAN, por conta de suas particularidades, o que pode ocasionar efeitos prejudiciais à funcionalidade dessas redes, depois de implementadas. Meios para solucionar o problema incluem duas principais linhas de ação: o desenvolvimento de novos modelos ou o ajuste de técnicas pré-existentes às características da solução LoRaWAN. Neste trabalho, é adotada a segunda linha de ação, definindo como modelo de análise a recomendação ITU-R P.1812. Duas abordagens de tratamento de dados são postas à prova: uma mais complexa, denominada abordagem 1, que realiza a avaliação, ponto a ponto, e um método simplificado, denominado abordagem 2, que generaliza os dados entre terminais. É realizada uma análise comparativa de dados estatísticos, para ambas as soluções, utilizando informações de três bancos de dados distintos, juntamente com uma alternativa para predição em redes LoRaWAN, o modelo de Egli. Os resultados sugerem que a escolha pela abordagem 2 pode ser mais favorável para ambientes rurais, com características mais simples de cobertura do solo, enquanto a abordagem 1 se ressalta para cenários mais complexos. Não obstante, para estes últimos, os dados obtidos sugerem possibilidade de adoção da abordagem 2, como boa alternativa, a depender do grau de criteriosidade do projetista.