2019-03-21
3472
LoRa和LoRaWAN技术是相对较新的标准。基于洛拉和LoRaWAN大多数现有的研究集中于功能，如延迟，范围，吞吐量和网络容量(8，11，12，13 )。由于LoRa调制部署用于传感器应用，因此几篇论文评估了这项新技术的能耗。
在无线传感器应用的能耗挑战的推动下，许多最近的工作都集中在通信传感器的功耗上。Terrasson等人。呈现在[超低功耗传感器节点的能量模型。在这些论文中，作者描述了专用于无线传感器网络应用的传感器节点的建模。但是，本研究中使用的RF模块是CC1100模块(短距离设备)，不包括LoRa技术。中提出了另一种能量估算模型，这项工作的目标是获得传感器节点的低功耗。为了节省电力，Mare S.等人。已经得出结论，通信模块和微控制器在它们不活动时必须尽可能长时间处于空闲状态。这项工作提出了有趣的结果，但LoRa和LoRaWAN技术没有纳入本研究。Phui，et al。提出了LoRaWAN类与其功耗的比较。本研究的目的是提供LoRaWAN类的实验比较，以验证LoRa数据表中不同操作模式的公布当前水平。测量结果允许估计终端节点设备的寿命。然而，在本文中，作者没有研究不同LoRaWAN参数的影响，如编码率，通信范围和传输功率水平对总消耗能量的影响。
许多其他研究提供了基于LoRa / LoRaWAN的传感器节点的功耗。大部分的电流值，从数据表或通过经验手段获得18，19，20 ，无需开发能够估计并优化无线传感器的能量消耗的能量模型。卡萨尔斯等人。开发出现有的模型，可以在中表征LoRaWAN器件的寿命和能源成本]。所提出的模型非常重要，并且使用当前流行的LoRaWAN平台从测量结果中得出。然而，卡萨尔斯等人。不包括处理和传感器单元的能耗。在我们的论文中，我们已经为连接传感器的应用场景建模了这些单元。另一个主要区别是我们已经通过优化LoRaWAN参数来说明我们的能量模型，例如扩频因子SF，编码率CR，带宽BW，有效载荷大小和通信范围。优化这些参数对于降低传感器节点的能耗非常重要。
提出先前的工作来估计传感器节点的能量消耗量。其中一些研究未将LoRa技术纳入其能量模型，因此他们使用了主要专用于短距离通信的不同RF收发器。其他工作没有研究传感器节点的能量优化。实际上，优化LoRa和LoRaWAN参数对于降低通信传感器的能耗非常有意义。
为了估计和优化传感器节点消耗的能量，我们提出了基于LoRa / LoRaWAN技术的全能量模型。该模型基于LoRaWAN A类，它是协议中最节能的类。所提出的模型考虑了传感器节点单元的建模，尤其是使用真实IoT应用的处理和传感器单元。然后，研究不同的LoRaWAN传输模式，以选择可以优化能耗的最佳模式。此外，还提出了LoRa / LoRaWAN参数的详细优化研究，如扩频因子，编码率，带宽，通信范围和传输功率，以最大限度地延长传感器寿命。能量模型使用不同的LoRaWAN场景考虑传输确认及其能耗成本。
