Análise do protocolo LoRa usando GNU radio

Abstract

O protocolo LoRa destaca-se por sua aplicabilidade em sensoriamento remoto e na Internet das Coisas. Todavia, esse protocolo é proprietário e implementado diretamente em chips desenvolvidos pela Semtech, o que pode dificultar análises de desempenho. Nesse contexto, surge a utilização de rádios definidos por software (SDR). Esse tipo de dispositivo de comunicação executa em um computador grande parte do processamento que é normalmente efetuado em hardware. Assim, este estudo verifica a robustez do protocolo LoRa em relação ao ruído branco gaussiano, usando uma implementação do protocolo em SDR desenvolvida para o GNU Radio por (tappare l et al., 2020). Para tal, o trabalho revisa conceitos fundamentais de comunicação de radiofrequência, especificações do protocolo e ferramentas usadas, desenvolvendo algoritmos supervisórios para automação de simulações e experimentos. Os resultados confirmam a eficácia da modulação LoRa em relações sinais-ruído negativas e a compatibilidade da implementação SDR LoRa com chips comerciais, embora revelem divergências com a implementação proprietária.

The LoRa protocol stands out for its applicability in remote sensing and the Inter net of Things. However, this protocol is proprietary and implemented directly on chips developed by Semtech, which can hinder performance analysis. In this scenario, the use of Software Defined Radios (SDR) become apparent. This type of communication device performs a significant portion of the processing, which is typically done in hardware, on a computer. Therefore, this study verifies the robustness of the LoRa protocol in a Gaussian noise environment, using an implementation of the protocol in SDR developed for GNU Radio by (tappare l et al., 2020). To achieve this, this paper revisits fundamental con cepts of radiofrequency communication, protocol specifications, and tools used, developing supervisory algorithms for the automation of simulations and experiments. The results confirm the effectiveness of LoRa modulation in negative signal-to-noise ratios and the compatibility of the SDR LoRa implementation with commercial chips, although they reveal discrepancies with the proprietary implementation.