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Dissertação

{pt_PT=Development of Low-cost LoraWan Gateway for Private Deployments} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O principal objetivo da tese apresentada nesta dissertação é a implementação de uma gateway LoRaWAN de baixo custo. Para implementar esta gateway foram utilizados módulos LoRa capazes de receber em apenas uma frequência. Com esta limitação, surge a necessidade de resolver dois problemas expostos em seguida. O primeiro problema é a vulnerabilidade a jamming, um jammer poderia causar interferência propositada na frequência utilizada pela gateway, comprometendo o correcto funcionamento do sistema. Para resolver este problema, foi desenvolvido um sistema de frequency-hopping. Este mecanismo faz com que as transmissões sucessivas saltem de frequência em frequência, de forma a limitar as faixas de frequências afectadas por um atacante que utilize um jammer. Para colmatar esta vulnerabilidade, a gateway foi implementada com dois módulos LoRa, cada um capaz de operar numa frequência distinta. O segundo prende-se com a garantia de que os pacotes prioritários são corretamente recebidos pela gateway. Este problema foi resolvido utilizando um sistema de reserva de time-slots livres de contenção. Ou seja, um determinado nó pode reservar um determinado período de tempo para enviar os seus pacotes prioritários. O desempenho do sistema desenvolvido foi testado experimentalmente. O teste de alcance das comunicações permite concluir que se permitem distâncias de pelo menos 4.9 quilómetros, entre os dispositivos e a gateway. Foi testada a aleatoriedade das sequencias de saltos na frequência, que permitiu concluir um nivel de aleatoriedade suficiente, tendo em conta as necessidades desta aplicação. Foram ainda testadas as extensões feitas ao LoRaWAN (frequency-hopping e reserva de time-slots). , en=The main problem addressed in this thesis is the development of a Low-cost LoRaWAN gateway. To develop this gateway LoRa single-frequency modules have been used. Using modules that are only capable of receiving in one frequency simultaneously creates two main issues, presented below. The first is the vulnerability to jammers. A jammer can cause intentional interference and affect the proper operation of the system. To solve this issue, a frequency-hopping mechanism was implemented. Using this mechanism, the communications are constantly changing the frequency to avoid jamming. To solve this issue, were also implemented on the gateway two LoRa modules, each one capable of operating in different frequencies. The second issue was to assure the correct sending of priority messages. This was done by implementing a time-slot reservation mechanism. Using this mechanism, a device can reserve a period in time where only it can send messages. The performance of the developed system was tested experimentally. The gateway range was tested and transmissions between an end-device and the gateway with up to 4.9 kilometers were achieved. The randomness of the generated sequences was tested, and the results show that it has enough randomness for this application. Was also tested the implemented extensions to LoRaWAN. Concluding that the developed mechanisms are effective.}
Keywords: {pt=IoT, LPWAN, LoRaWAN, Gateway, en=IoT, LPWAN, LoRaWAN, Gateway}

Discussão: novembro 13, 2017, 14:0