Modelo de Otimização de Alocação de Recursos em LoRaWAN para Aplicações de Internet das Coisas

Abstract

O LoRaWAN é a tecnologia sem fio de longo alcance mais utilizada para aplicações de Internet das Coisas (IoT) que trabalham com alta densidade, pois é capaz de conectar dispositivos que requerem serviços de comunicação de longo alcance, baixo custo e menor consumo de energia. Contudo, a densificação do uso de LoRaWAN em serviços IoT traz uma série de desafios devido a interferência por transmissão simultânea no mesmo canal e/ou maior consumo de energia pelos dispositivos. Nesse contexto, é crucial entender os conceitos de alocação de recursos do LoRaWAN para otimizar a configuração de parâmetros específicos do rádio, ie, Fator de Espalhamento (SF) e Frequência de portadora (CF), em que a otimização dos parâmetros de transmissão via modelos de otimização é um desafio em aberto. Este artigo apresenta o MARCO, um modelo de otimização de alocação de recursos para minimizar a Qualidade de Serviço (QoS) do LoRaWAN para aplicações de IoT, além de contribuir para a melhora da eficiência enérgica dos dispositivos. O MARCO considera uma programação linear inteira mista para definir as configurações ideais dos parâmetros SF e CF, bem como especificações de trafego da rede como um todo. Resultados de simulação demonstram a eficiência em termos de taxa de extração de dados, número de colisões e consumo de energia do MARCO em comparação com as heurísticas de alocação de recursos para LoRaWAN existentes.