Details

Данная работа посвящена исследованию недостатков основанного на технологии LoRa классического протокола LoRaWAN, в частности недостатков его топологии «Звезда», и разработки собственного протокола с применением mesh-взаимодействия для их устранения. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Изучение особенностей технологии физического уровня LoRa. 2. Изучение и выявления недостатков протокола LoRaWAN. 3. Исследование возможных подходов к маршрутизации в mesh-сетях. 4. Реализация сетевого протокола с mesh-взаимодействием на основе LoRa и STM32. 5. Проведение экспериментального исследования для определения степени повышения надёжности передачи данных по сравнению с архитектурой протокола LoRaWAN. Анализ эффективности проводился путём выполнения многократных опытов, и последующего агрегирования их результатов. В результате были анализированы возможности реализации mesh-сетей, проведены эксперименты для расчёта процента потери пакетов и задержки их передачи. На основании исследований было доказано, что применение mesh-сетей повышает надёжность передачи данных для распределённых устройств. Для достижения данных результатов в работе была применена интегрированная среда разработки STM32CubeIDE.

This work is devoted to studying issues of the classical LoRaWAN protocol that is based on the LoRa technology, particularly the issues of its «Star» topology. The work also involves the development of a protocol using mesh interaction to address these issues. The tasks set during the research: 1. Studying the characteristics of the LoRa physical layer technology. 2. Identifying and analyzing the issues of the LoRaWAN protocol. 3. Exploring possible approaches to routing in mesh networks. 4. Implementing a network protocol based on LoRa and STM32 with mesh interaction. 5. Conducting experimental studies to determine the extent to which data transmission reliability can be improved compared to the LoRaWAN protocol architecture. The effectiveness of the approach was evaluated through multiple experiments, followed by the aggregation of their results. As a result, the potential of implementing mesh networks was analyzed, and experiments were conducted to calculate the packet loss rate and transmission delay. Based on these studies, it was demonstrated that the use of mesh networks can enhance the reliability of data transmission for distributed devices. To achieve these results, the STM32CubeIDE integrated development environment was utilized in the work.