LoRaWAN datu pārraides tīkla veiktspējas novērtējums Rīgas pilsētā un tās apkaimē

Abstract

Zemas enerģijas patēriņa, plaša pārklājuma datu pārraides tehnoloģijas (LPWAN) pēdējo gadu laikā arvien vairāk tiek izmantotas dažādu tautsaimniecības problēmu risināšanai. Paralēli noris aktīvi šo tehnoloģiju pētījumi un attīstība, kā arī meklēti praktiski tehnoloģiju pielietojumi lietu interneta (Internet of Things jeb IoT) vidē. Darba mērķis ir izpētīt zemas enerģijas patēriņa, liela pārklājuma bezvadu datu pārraides tehnoloģijas un to realizāciju ar LoRaWAN tehnoloģijas palīdzību. Papildu teorētiskajiem pētījumiem, darba mērķis ir praktiski pārbaudīt, vai LoRaWAN datu pārraides pārklājums atbilst dokumentācijā aprakstītajam, ka pilsētā tas var sasniegt līdz pat 8 km distanci. Darba praktiskajā daļā, lai veiktu pārklājuma mērījumus, apgūti iekārtu izstrādes principi un prototipēšanas iemaņas, praktiski izveidojot LoRaWAN raidītāja iekārtu, kas apvienota ar GPS raidītāju un spēj nosūtīt uz bāzes stacijām savu aktuālo atrašanās vietu. Līdztekus raidītāja izstrādei, darbā tika pētīta LoRaWAN bāzes staciju uzstādīšana un to pieslēgšana bāzes tīklam – The Things Network, kā arī izstrādāta Javascript tīmekļa lietotne, lai varētu vizuāli attēlot veiksmīgi saņemtās raidītāja sūtītās datu paciņas ar atrašanās vietas datiem. Darba rezultātā autoram izdevās sasniegt izvirzīto darba mērķi, izstrādāt LoRaWAN raidītāja iekārtu un pieslēgt to TTN bāzes servera tīklam. Tika sasniegti veiksmīgas komunikācijas rezultāti, ka raidītāja iekārta varēja nolasītos atrašanās vietas datus pārsūtīt tīklā uz bāzes staciju un tos tālāk apstrādāt autora pielāgotā tīmekļa lietotnē. Autors izpētīja LPWAN tehnoloģijas, konkrētāk analizējot LoRaWAN datu pārraides tehnoloģiju un LoRa standartu. Darba noslēgumā izstrādātā raidītāja iekārta būtu izmantojama, lai papildinātu LoRaWAN TTN tīkla vizualizēto pārklājumu.

Low power wide area network technologies (LPWAN) have been widely used in recent years to address different economic challenges. In parallel there is active research and development going of these technologies, as well as practical technology applications implemented in the Internet of Things (IoT) environment. The work aims to explore low-energy wide area wireless network technologies and more in detail - LoRaWAN technology. In addition to theoretical studies, the purpose of the work is to ensure that the coverage of the data transmitted by LoRaWAN complies with the information described in the documentation that it can reach up to 8 km distance in the urban areas. As a practical assignment author developed a LoRaWAN transmitter node combined with a GPS transmitter and functionality of sending its current location to the base station for data coverage measurements as well improved his device development principles and prototyping skills. Alongside development of the transmitter node author studied deployment of LoRaWAN base stations and connecting them with The Things Network. Custom web application was developed with multiple JavaScript frameworks to visually represent successfully transmitted node location data. As a result of the work, the author managed to develop a LoRaWAN transmitter node and connect it to the TTN network. Successful communication was achieved between transmitter node and base stations. Node could read the location data and transmit the data to base stations. Author researched LPWAN technologies, more in detail analysing LoRaWAN technology and LoRa standard. Developed transmitter node could be used to further contribute to the visualized coverage of the LoRaWAN TTN network within Riga city and its surroundings.