Desarrollo de un prototipo para la identificación experimental de parámetros de configuración para enlaces LoRa

Abstract

LoRa es una tecnología de comunicación inalámbrica que permite el envío de datos a largas distancias con bajo consumo de energía. Para lograr un buen rendimiento de los enlaces, es necesario ajustar los parámetros de configuración de los transceptores, tales como potencia de transmisión (TP), factor de dispersión (SF) o tasa de codificación (CR). Estos factores afectan la calidad de la señal, la recepción de paquetes y el consumo energético; sin embargo, es importante considerar que existen trade-offs entre ellos, es decir, al intentar mejorar un aspecto, otros pueden verse afectados de manera contraria. Por lo tanto, no hay una solución única que se adapte a todas las situaciones, sino que se requiere un análisis de las características y requerimientos de cada aplicación. Por ello, en este trabajo se plantea el desarrollo de un prototipo para la identificación de conjuntos de parámetros de configuración para enlaces LoRa. El sistema implementado consiste en dos nodos que evalúan las combinaciones de TP, SF y CR mediante un algoritmo que considera indicadores de calidad como la intensidad de señal recibida (RSSI), la relación señal/ruido (SNR) y la tasa de entrega de paquetes (PDR). Además, el sistema permite la visualización de los resultados por una interfaz Wi-Fi. Los resultados muestran que el prototipo propuesto permite analizar diversas combinaciones de parámetros para un enlace LoRa y encontrar los mejores conjuntos de parámetros respecto al consumo de potencia y recepción de paquetes, contribuyendo al desarrollo de soluciones IoT más efectivas y eficientes.

LoRa is a wireless communication technology that allows data to be sent over long distances with low energy consumption. To achieve good link performance, it is necessary to adjust the configuration parameters of the transceivers, such as transmission power (TP), spreading factor (SF) or coding rate (CR). These factors affect signal quality, packet reception and energy consumption; however, it is important to consider that there are trade-offs between them, that is, when trying to improve one aspect, others may be affected in the opposite way. Therefore, there is no single solution that fits all situations, but rather an analysis of the characteristics and requirements of each application is required. Therefore, this work proposes the development of a prototype for the identification of configuration parameter sets for LoRa links. The implemented system consists of two nodes that evaluate the combinations of TP, SF and CR using an algorithm that considers quality indicators such as Received Signal Strength Indicator (RSSI), Signal-to-Noise Ratio (SNR) and Packet Delivery Rate (PDR). In addition, the system allows the visualization of the results through a Wi-Fi interface. The results show that the proposed prototype allows analyzing various parameter combinations for a LoRa link and finding the best sets of parameters regarding power consumption and packet reception, contributing to the development of more effective and efficient IoT solutions.