Dissertação

{en_GB=LoRa Networking in Mobile Scenarios using UAV Gateways} {} EVALUATED

{pt=Em ambientes hostis e remotos, como montanhas, florestas ou áreas suburbanas, as tecnologias de comunicação tradicionais podem não estar disponíveis ou podem oferecer um serviço intermitente e não confiável. Imediatamente após um desastre, como uma inundação, um incêndio florestal ou um terremoto, as redes podem estar congestionadas ou interrompidas e não serem adequadas para apoiar o tráfego gerado pelos socorristas. Nessas situações, o uso de uma abordagem tradicional baseada em gateways fixos não seria eficaz devido à mobilidade dos socorristas. No presente trabalho, um sistema de rede chamado LoRaUAV foi projetado e avaliado com o objetivo de encontrar uma solução para os problemas mencionados anteriormente. O LoRaUAV é baseado em uma rede ad hoc WiFi de gateways montados em Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) que atuam como retransmissores para o tráfego gerado entre nós LoRaWAN móveis e uma Base Station (BS) remota. O núcleo do sistema é um algoritmo de mobilidade completamente distribuído baseado em forças de mola virtuais que atualiza periodicamente a topologia dos UAVs para se adaptar ao movimento dos nós que se movem na superficie. O sistema foi implementado com sucesso em um ambiente de simulação e foi avaliado usando o Packet Reception Rate (PRR) e o atraso como as principais métricas de QoS. Observa-se que os mecanismos implementados no LoRaUAV efetivamente ajudam a melhorar o PRR, com a única desvantagem de um maior atraso que afeta uma pequena porcentagem de pacotes e causado pelo tempo de buffer e pelas desconexões., en=In harsh and remote environments like mountains, forests or sub-urban areas, traditional communication technologies might be unavailable or they might offer an intermittent and unreliable service. Immediately after a disaster, such as a flood, a wildfire or an earthquake, networks might be congested or disrupted and not suitable for supporting the traffic generated by rescuers. In these situations, the use of a traditional fixed-gateway approach, would not be effective due to the mobility of the rescuers. In the present work, a double-layer network system called LoRaUAV has been designed and evaluated with the purpose of finding a solution to the aforementioned issues. LoRaUAV is based on a WiFi ad hoc network of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) gateways acting as relays for the traffic generated between mobile LoRaWAN nodes and a remote Base Station (BS). The core of the system is a completely distributed mobility algorithm based on virtual spring forces that periodically updates the UAV topology to adapt to the movement of ground nodes. The system has been successfully implemented in a simulation environment and has been assessed using the Packet Reception Rate (PRR) and the delay as the main QoS metrics. It is observed that the mechanisms implemented in LoRaUAV effectively help improving the PRR, with the only disadvantage of a bigger delay affecting a small percentage of packets caused by buffer delays and disconnections. }
{pt=LoRaWAN, UAV, WiFi, relay, ad hoc, en=LoRaWAN, UAV, WiFi, relay, ad hoc}

Novembro 20, 2018, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

António Manuel Raminhos Cordeiro Grilo

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Sérgio Sabino

INESC-ID

Especialista