LoRa和LoRaWAN技術(shù)是相對較新的標(biāo)準(zhǔn)。基于洛拉和LoRaWAN大多數(shù)現(xiàn)有的研究集中于功能,如延遲,范圍,吞吐量和網(wǎng)絡(luò)容量(8,11,12,13 )。由于LoRa調(diào)制部署用于傳感器應(yīng)用,因此幾篇論文評估了這項(xiàng)新技術(shù)的能耗。
在無線傳感器應(yīng)用的能耗挑戰(zhàn)的推動(dòng)下,許多最近的工作都集中在通信傳感器的功耗上。Terrasson等人。呈現(xiàn)在[超低功耗傳感器節(jié)點(diǎn)的能量模型。在這些論文中,作者描述了專用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的傳感器節(jié)點(diǎn)的建模。但是,本研究中使用的RF模塊是CC1100模塊(短距離設(shè)備),不包括LoRa技術(shù)。中提出了另一種能量估算模型,這項(xiàng)工作的目標(biāo)是獲得傳感器節(jié)點(diǎn)的低功耗。為了節(jié)省電力,Mare S.等人。已經(jīng)得出結(jié)論,通信模塊和微控制器在它們不活動(dòng)時(shí)必須盡可能長時(shí)間處于空閑狀態(tài)。這項(xiàng)工作提出了有趣的結(jié)果,但LoRa和LoRaWAN技術(shù)沒有納入本研究。Phui,et al。提出了LoRaWAN類與其功耗的比較。本研究的目的是提供LoRaWAN類的實(shí)驗(yàn)比較,以驗(yàn)證LoRa數(shù)據(jù)表中不同操作模式的公布當(dāng)前水平。測量結(jié)果允許估計(jì)終端節(jié)點(diǎn)設(shè)備的壽命。然而,在本文中,作者沒有研究不同LoRaWAN參數(shù)的影響,如編碼率,通信范圍和傳輸功率水平對總消耗能量的影響。
許多其他研究提供了基于LoRa / LoRaWAN的傳感器節(jié)點(diǎn)的功耗。大部分的電流值,從數(shù)據(jù)表或通過經(jīng)驗(yàn)手段獲得18,19,20 ,無需開發(fā)能夠估計(jì)并優(yōu)化無線傳感器的能量消耗的能量模型。卡薩爾斯等人。開發(fā)出現(xiàn)有的模型,可以在中表征LoRaWAN器件的壽命和能源成本]。所提出的模型非常重要,并且使用當(dāng)前流行的LoRaWAN平臺從測量結(jié)果中得出。然而,卡薩爾斯等人。不包括處理和傳感器單元的能耗。在我們的論文中,我們已經(jīng)為連接傳感器的應(yīng)用場景建模了這些單元。另一個(gè)主要區(qū)別是我們已經(jīng)通過優(yōu)化LoRaWAN參數(shù)來說明我們的能量模型,例如擴(kuò)頻因子SF,編碼率CR,帶寬BW,有效載荷大小和通信范圍。優(yōu)化這些參數(shù)對于降低傳感器節(jié)點(diǎn)的能耗非常重要。
提出先前的工作來估計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)的能量消耗量。其中一些研究未將LoRa技術(shù)納入其能量模型,因此他們使用了主要專用于短距離通信的不同RF收發(fā)器。其他工作沒有研究傳感器節(jié)點(diǎn)的能量優(yōu)化。實(shí)際上,優(yōu)化LoRa和LoRaWAN參數(shù)對于降低通信傳感器的能耗非常有意義。
為了估計(jì)和優(yōu)化傳感器節(jié)點(diǎn)消耗的能量,我們提出了基于LoRa / LoRaWAN技術(shù)的全能量模型。該模型基于LoRaWAN A類,它是協(xié)議中最節(jié)能的類。所提出的模型考慮了傳感器節(jié)點(diǎn)單元的建模,尤其是使用真實(shí)IoT應(yīng)用的處理和傳感器單元。然后,研究不同的LoRaWAN傳輸模式,以選擇可以優(yōu)化能耗的最佳模式。此外,還提出了LoRa / LoRaWAN參數(shù)的詳細(xì)優(yōu)化研究,如擴(kuò)頻因子,編碼率,帶寬,通信范圍和傳輸功率,以最大限度地延長傳感器壽命。能量模型使用不同的LoRaWAN場景考慮傳輸確認(rèn)及其能耗成本。