ОПТИМІЗАЦІЯ ЕНЕРГОСПОЖИВАННЯ У СЕНСОРНИХ ВУЗЛАХ LoRaWAN
Ключові слова
Анотація
Розглянуто актуальну проблему зменшення енергоспоживання сенсорних вузлів у мережах стандарту LoRaWAN, які широко застосовуються в системах Інтернету речей (IoT) для організації довготривалого автономного моніторингу навколишнього середовища, інфраструктурних об’єктів, промислових та сільськогосподарських систем. Особливу увагу приділено аналізу факторів, що мають визначальний вплив на енергоспоживання кінцевих пристроїв, зокрема параметрів радіопередачі, частоти збирання та передавання даних, режимів роботи мікроконтролера та ефективності використання режимів сну.
У роботі проаналізовано сучасні підходи до підвищення енергоефективності сенсорних вузлів, які базуються на адаптивному керуванні параметрами фізичного та канального рівнів мережі LoRaWAN, зокрема, вибір коефіцієнта розширення спектра (Spreading Factor), ширини смуги пропускання та вихідної потужності передавача. Окрему увагу приділено стратегіям мінімізації активного часу радіомодуля та мікроконтролера шляхом оптимізації алгоритмів збиранняя, обробки та пакетування даних.
Також у статті проведено імітаційне моделювання роботи сенсорних вузлів у середовищі NS-3 з урахуванням різних сценаріїв навантаження, щільності розміщення вузлів та варіантів налаштування параметрів радіоканалу. За результатами моделювання визначено залежності між енергоспоживанням вузлів, дальністю зв’язку, імовірністю втрати пакетів та часом автономної роботи пристроїв.
Отримані результати підтверджують, що коректний вибір параметрів швидкості передачі даних, вихідної потужності та періодичності активних сеансів зв’язку дозволяє суттєво підвищити енергоефективність сенсорних вузлів без істотного погіршення показників якості обслуговування. Запропоновані підходи можуть бути використані під час проєктування енергоефективних IoT-систем на базі LoRaWAN для промислових, інфраструктурних та екологічних застосувань.
