Изучение влияние скорости кодирования на расстояние, время и скорость передачи данных по беспроводной связи LoRa
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.17394929Ключевые слова:
беспроводная связь, скорость кодирования, расстояние передачи, время передачи, скорость передачи, LoRa, аппроксимация, ошибкаЛицензия
Аннотация
В статье рассматривается влияние скорости кодирования на ключевые параметры передачи данных по беспроводной связи LoRa: расстояние, время и скорость. Проведён эксперимент с использованием модуля LoRa SX1278 и микроконтроллера STM32F103C8T6 при различных отношениях сигнал/шум и коэффициентах расширения спектра. Показано, что скорость кодирования передаваемого пакета влияет на расстояние, пройденное сигналом, время, затрачиваемое на передачу, и общую скорость передачи данных. Приведены данные о нескольких экспериментах, проведенных в различных условиях. Представлен всесторонний анализ экспериментальных данных, в котором обращается внимание на четкие закономерности и корреляции, наблюдаемые в ходе эксперимента. Проведена аппроксимация экспериментальных данных и построены соответствующие графики.
Скачивания
Библиографические ссылки
1. Naumov, M. A. Development of a control system for machines and mechanisms using lora wireless communication technology / M. A. Naumov, A. Yu. Karpovsky // Сборник материалов научно-практической конференции для преподавателей гуманитарных дисциплин Young scientists’ researches and achievements in science. – Донецк, 2024. – С. 281-289.
2. Наумов, М. А. Разработка и исследование стенда для проверки беспроводной радиосвязи LoRa / М. А. Наумов, А. Ю. Карповский // Материалы XIX Всероссийской научно-практической конференции с международным участием Инженеры настоящего и будущего: практика и перспективы развития партнерства в высшем техническом образовании – Таганрог, 2024. – Т. 2. – С. 330-336.
3. Наумов, М. А. Разработка системы управления машина и механизмами с применением беспроводной технологии связи LoRa / М. А. Наумов, А. Ю. Карповский, В. В. Казаков // Сборник научных трудов XXIV Международной научно-технической конференции Автоматизация Технологических процессов. Поиск молодых. – Донецк, 2024. – С. 123-126.
4. LoRaWAN Specification. – URL: https://lora-alliance.org/wp-content/uploads/2020/11/2015_-_lorawan_specification_1r0_611_1.pdf (дата обращения 01.11.2024).
5. Experimental Characterization of LoRaWAN Link Quality. – URL: https://hal.science/hal-02316402/document (дата обращения 01.11.2024).
6. Обзор технологии LoRa [Электронный ресурс]. – URL: https://itechinfo.ru/node/46 (дата обращения 01.11.2024).
7. Применение технологии LoRa в беспилотных авиационных системах / М. А. Межетов, А. И. Тихова, У. С. Вахрушева, А. В. Федоров // Актуальные проблемы и перспективы развития гражданской авиации: сборник трудов X Международной научно-практической конференции, Иркутск, 14–15 октября 2021 года. Том 2. – Иркутск: Иркутский филиал ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет гражданской авиации», 2021. – С. 180-185. – EDN UZUCLT.
8. A Multi-Channel Software Decoder for the LoRa Modulation Scheme / P. Robyns [et al.] // IoTBDS. – 2018. – P. 41-51.
9. Known and unknown facts of LoRa: Experiences from a large-scale measurement study / J. C. Liando [et al.] // ACM Transactions on Sensor Networks (TOSN). – 2019. – V. 15. – №.2. – P. 1-35.
10. Complete reverse engineering of LoRa PHY [Электронный ресурс]. – URL: https://www.epfl.ch/labs/tcl/wp-content/uploads/2020/02/Reverse_Eng_Report.pdf (дата обращения 01.11.2024).
11. Scalability analysis of large-scale LoRaWAN networks in ns-3 / V. F. Abeele [et al.] // IEEE Internet of Things Journal. – 2017. – V. 4. – №. 6. – С. 2186-2198.
12. From Demodulation to Decoding: Toward Complete LoRa PHY Understanding and Implementation / Z. Xu [et al.] // ACM Transactions on Sensor Networks. – 2023. – V. 18. – №.4. – P. 1-27.
13. An open-source LoRa physical layer prototype on GNU radio / J. Tapparel [et al.] // 2020 IEEE 21st International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC). IEEE, 2020. – P. 1-5.
14. IoT Communication Protocols—Network Protocols Ignacio de Mendizabal [Электронный ресурс]. – URL: https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/internet-of-communication-communication-protocols-network-protocols/ (дата обращения 01.11.2024).
15. SX1276/77/78/79 - 137 MHz to 1020 MHz Low Power Long Range Transceiver [Электронный ресурс]. – URL: https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/ SX1278%20Lora%20Datasheet.pdf (дата обращения 01.11.2024).
16. Performance line, ARM-based 32-bit MCU with Flash, USB, CAN, seven 16-bit timers, two ADCs and nine communication interfaces [Электронный ресурс]. – URL: http://inverter48.ru/datasheet/mcu/STM32F103C8T6.pdf?ysclid=m2swy5p2eh408905702 (дата обращения 01.11.2024).
17. Густомесов, В. А. Эконометрика: учеб. пособие/ В. А. Густомесов. – Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО «Рос. гос. лроф.-пед. ун-т», 2007. – 128 с.
18. Шестакович, В. П. Основы численных методов: учеб.-метод. пособие/ В. П. Шестакович. – Минск: БГУИР, 2012. – 68 с. – ISBN 978-985-488-789-0.
19. Пономарев, А. Б. Методология научных исследований: учеб. пособие / А. Б. Пономарев, Э. А. Пикулева. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 186 с.
20. Малышева, Т. А. Численные методы и компьютерное моделирование. Лабораторный практикум по аппроксимации функций / Т. А. Малышева // Учебно-методическое пособие. – СПб.: Университет ИТМО, 2016. – С. 33.
REFERENCES LIST
1. Naumov, M. A. Development of a control system for machines and mechanisms using lora wireless communication technology / M. A. Naumov, A. Yu. Karpovsky // Sbornik materialov nauchno-prakticheskoi konferentsii dlia prepodavatelei gumanitarnykh distsiplin Young scientists’ researches and achievements in science. – Donetsk, 2024. – S. 281-289.
2. Naumov, M. A. Razrabotka i issledovanie stenda dlia proverki besprovodnoi radiosviazi LoRa / M. A. Naumov, A. Iu. Karpovskii // Materialy XIX Vserossiiskoi nauchno-prakticheskoi konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem Inzhenery nastoiashchego i budushchego: praktika i perspektivy razvitiia partnerstva v vysshem tekhnicheskom obrazovanii – Taganrog, 2024. – T. 2. – S. 330-336.
3. Naumov, M. A. Razrabotka sistemy upravleniia mashina i mekhanizmami s primeneniem besprovodnoi tekhnologii sviazi LoRa / M. A. Naumov, A. Iu. Karpovskii, V. V. Kazakov // Sbornik nauchnykh trudov XXIV Mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii Avtomatizatsiia Tekhnologicheskikh protsessov. Poisk molodykh. – Donetsk, 2024. – S. 123-126.
4. LoRaWAN Specification. – URL: https://lora-alliance.org/wp-content/uploads/2020/11/2015_-_lorawan_specification_1r0_611_1.pdf (data obrashcheniia 01.11.2024).
5. Experimental Characterization of LoRaWAN Link Quality. – URL: https://hal.science/hal-02316402/document (data obrashcheniia 01.11.2024).
6. Obzor tekhnologii LoRa [Elektronnyi resurs]. – URL: https://itechinfo.ru/node/46 (data obrashcheniia 01.11.2024).
7. Primenenie tekhnologii LoRa v bespilotnykh aviatsionnykh sistemakh / M. A. Mezhetov, A. I. Tikhova, U. S. Vakhrusheva, A. V. Fedorov // Aktualnye problemy i perspektivy razvitiia grazhdanskoi aviatsii: sbornik trudov X Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii, Irkutsk, 14–15 oktiabria 2021 goda. Tom 2. – Irkutsk: Irkutskii filial FGBOU VO «Moskovskii gosudarstvennyi tekhnicheskii universitet grazhdanskoi aviatsii», 2021. – S. 180-185. – EDN UZUCLT.
8. A Multi-Channel Software Decoder for the LoRa Modulation Scheme / P. Robyns [et al.] // IoTBDS. – 2018. – P. 41-51.
9. Known and unknown facts of LoRa: Experiences from a large-scale measurement study / J. C. Liando [et al.] // ACM Transactions on Sensor Networks (TOSN). – 2019. – V. 15. – №.2. – P. 1-35.
10. Complete reverse engineering of LoRa PHY [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.epfl.ch/labs/tcl/wp-content/uploads/2020/02/Reverse_Eng_Report.pdf (data obrashcheniia 01.11.2024).
11. Scalability analysis of large-scale LoRaWAN networks in ns-3 / V. F. Abeele [et al.] // IEEE Internet of Things Journal. – 2017. – V. 4. – №. 6. – S. 2186-2198.
12. From Demodulation to Decoding: Toward Complete LoRa PHY Understanding and Implementation / Z. Xu [et al.] // ACM Transactions on Sensor Networks. – 2023. – V. 18. – №.4. – P. 1-27.
13. An open-source LoRa physical layer prototype on GNU radio / J. Tapparel [et al.] // 2020 IEEE 21st International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC). IEEE, 2020. – P. 1-5.
14. IoT Communication Protocols—Network Protocols Ignacio de Mendizabal [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/internet-of-communication-communication-protocols-network-protocols/ (data obrashcheniia 01.11.2024).
15. SX1276/77/78/79 - 137 MHz to 1020 MHz Low Power Long Range Transceiver [Elektronnyi resurs]. – URL: https://components101.com/sites/default/files/component_datasheet/ SX1278%20Lora%20Datasheet.pdf (data obrashcheniia 01.11.2024).
16. Performance line, ARM-based 32-bit MCU with Flash, USB, CAN, seven 16-bit timers, two ADCs and nine communication interfaces [Elektronnyi resurs]. – URL: http://inverter48.ru/datasheet/mcu/STM32F103C8T6.pdf?ysclid=m2swy5p2eh408905702 (data obrashcheniia 01.11.2024).
17. Gustomesov, V. A. Ekonometrika: ucheb. posobie/ V. A. Gustomesov. – Ekaterinburg: Izd-vo GOU VPO «Ros. gos. lrof.-ped. un-t», 2007. – 128 s.
18. Shestakovich, V. P. Osnovy chislennykh metodov: ucheb.-metod. posobie/ V. P. Shestakovich. – Minsk: BGUIR, 2012. – 68 s. – ISBN 978-985-488-789-0.
19. Ponomarev, A. B. Metodologiia nauchnykh issledovanii: ucheb. posobie / A. B. Ponomarev, E. A. Pikuleva. – Perm: Izd-vo Perm. nats. issled. politekhn. un-ta, 2014. – 186 s.
20. Malysheva, T. A. Chislennye metody i kompiuternoe modelirovanie. Laboratornyi praktikum po approksimatsii funktsii / T. A. Malysheva // Uchebno-metodicheskoe posobie. – SPb.: Universitet ITMO, 2016. – S. 33.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Статьи журнала «Вестник Донецкого университета. Серия 04. Технические науки» находятся в открытом доступе и распространяются в соответствии с условиями Лицензионного Договора с Донецким Государственным университетом, который бесплатно предоставляет авторам неограниченное распространение и самостоятельное архивирование.
