다중지역 배전반 모니터링을 위한 저전력 장거리 무선통신의 end-to-end 네트워크 성능 분석
End-to-End Network Performance Analysis of Low-Power Long-Range Wireless Communication for Multi-Region Power Distribution Panel Monitoring
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초록
본 연구는 저전력 장거리 무선통신(Low Power Wide Area Network, LPWAN)의 end-to-end 네트워크 성능을 체계적으로 분석하기 위해 수행되었다. LoRa 통신 모듈이 내장된 IoT 디바이스로 시스템을 구성하고, OMNeT++ 시뮬레이터를 기반으로 네트워크 모델을 구현하여 다양한 시나리오에서의 성능을 평가하였다. RSSI 값에 따른 히스토그램 분석, 확산 계수와 전송 전력의 변화, 종단 디바이스의 에너지 소비량 등을 실험하고 분석하였다. 연구 결과, 확산 계수와 전송 전력의 자동 조정을 통해 네트워크 성능과 에너지 효율성이 최적화되는 것을 확인하였으며, 에너지 소비 그래프의 기울기가 확산 계수와 전송 전력의 변화와 높은 상관관계가 있음을 알 수 있었다. 이러한 분석 결과는 LoRa 네트워크에서 ADR 메커니즘이 네트워크 성능과 에너지 효율성을 효과적으로 최적화할 수 있음을 입증하였으며, 향후 LoRa 네트워크의 설계 및 최적화에 중요한 지침을 제공할 것으로 기대된다.
Abstract
This study systematically analyzes the end-to-end network performance of Low Power Wide Area Network (LPWAN) technology. The research system was constructed using IoT devices with embedded LoRa communication modules, and a comprehensive network model was implemented based on the OMNeT++ simulator to evaluate performance under various scenarios. The study conducted and analyzed detailed experiments including RSSI value histogram analysis, variations in spreading factor and transmission power, and energy consumption patterns of end devices. Results demonstrated that automatic adjustment of spreading factor and transmission power optimizes network performance and energy efficiency. Furthermore, the study identified a significant correlation between energy consumption patterns and the dynamic changes in spreading factor and transmission power. These findings demonstrate that the adaptive data rate(ADR) mechanism in LoRa networks can effectively optimize network performance and energy efficiency. The analysis results are expected to provide important guidelines for future design and optimization of LoRa networks.
참고문헌 (11)
- Akyildiz, I. F., "Wireless sensor networks: a survey", Computer networks, 38(4), pp.393~422 (2002)
- 3GPP, "5G; Study on scenarios and requirements for next generation access technologies, 3GPP TR 38.913", ~ (2018)
- "Top 30+ IoT Statistics and Facts You Should Know for 2023"[URL]
- U. Raza, "Low Power Wide Area Networks: An Overview", IEEE Commun. Surveys Tuts, 19(2), pp.855~873 (2017)
- F. Adelantado, "Understanding the Limits of LoRaWAN", IEEE Commun. Mag, 55(9), pp.34~40 (2017)
- TORO-BETANCUR, Verónica, "Modeling communication reliability in LoRa networks with device-level accuracy", IEEE INFOCOM 2021-IEEE Conference on Computer Communications, pp.1~10 (2021), IEEE
- SLABICKI, Mariusz, "Adaptive configuration of LoRa networks for dense IoT deployments", NOMS 2018-2018 IEEE, 2018, 1~9[DOI]
- PREMSANKAR, Gopika, "Optimal configuration of LoRa networks in smart cities", IEEE Transactions on Industrial Informatics, 16(12), pp.7243~7254 (2020)
- Purnama Helena Hutabarat, "Application of LoRa Technology at Distribution Substation Using Peak Load Data", ELKHA J, 15(2), pp.89~96 (2023)
- "FLoRa: A framework for LoRa simulations with OMNeT++"[URL]
- "OMNeT++ Installation Guide"[URL]