Эффективная адаптивная архитектура канального уровня для сетей LoRa

LoRa является одной из наиболее популярных технологий беспроводных сетей с низким энергопотреблением для реализации Интернета вещей, обеспечивая связь на больших расстояниях, но более низкие скорости передачи данных по сравнению с такими технологиями, как Zigbee или Bluetooth. LoRa представляет собой одно-канальную технологию физического уровня, поверх которой LoRaWAN реализует более сложную многоканальную сеть с расширенными функциональными возможностями, такими как адаптивная скорость передачи данных. Однако для поддержки этих функций LoRaWAN опирается на дорогостоящее оборудование. В данной статье предлагается архитектура канального уровня LoRa на основе многоуровневой топологии сети типа «звезда», которая динамически адаптирует соответствующие параметры LoRa для каждого конечного узла с учетом расстояния и качества соединения, чтобы обеспечить баланс между дальностью связи и энергопотреблением. Разработанное решение включает несколько компонентов, в том числе калькулятор параметров LoRa, помогающий пользователю настраивать параметры сети, бесконфликтный протокол управления доступом к среде (MAC) для предотвращения коллизий, а также механизм адаптивного коэффициента расширения спектра и мощности передачи. Эти компоненты совместно обеспечивают более эффективное использование выбранного диапазона ISM (промышленный, научный и медицинский диапазон) и ресурсов конечных узлов при низких требованиях к стоимости реализации и эксплуатации.