Diseño de un protocolo de redes Mesh basado en LoRa

Abstract

[ES] LoRa es una tecnología de radio de largo alcance y baja potencia que se emplea en gran medida en escenarios del Internet de las Cosas (IoT). Constituye la capa física inferior mientras que otro protocolo, llamado LoRaWAN, define la capa superior de la red. Una red LoRaWAN asume una topología en estrella en la que cada uno de los nodos se comunica con múltiples pasarelas que, a su vez, reenvían los datos recogidos a un servidor de red. La principal característica de LoRaWAN es el papel central de las pasarelas; sin embargo, en algunos escenarios de aplicación, puede ser más adecuada una pila de protocolos mucho más ligera, que se base únicamente en las capacidades de los nodos y sin la presencia de pasarelas.

En este TFM, se quiere realizar el diseño de los protocolos necesarios para realizar una red mesh basada en LoRa, sin depender de LoRaWAN, que implementa una comunicación de igual a igual entre nodos, sin el uso de pasarelas, y amplía la alcanzabilidad de los nodos mediante la comunicación multisalto. Para validar nuestras investigaciones, presentaremos un prototipo hardware/software basado en dispositivos de bajo consumo, y evaluaremos la solución propuesta.

[EN] LoRa is a low-power, long-range radio technology widely used in Internet of Things (IoT) scenarios. It constitutes the lower physical layer while another protocol, called LoRaWAN, defines the upper layer of the network. A LoRaWAN network assumes a star topology in which each of the nodes communicates with multiple gateways which, in turn, forward the collected data to a network server. The main characteristic of LoRaWAN is the central role of the gateways; however, in some application scenarios, a much lighter protocol stack may be more appropriate, based solely on the capabilities of the nodes and without the presence of gateways. In this final master thesis, we aim to carry out the design of the protocols necessary to make a mesh network based on LoRa, without depending on LoRaWAN, which implements a peer-to-peer communication between nodes, without the use of gateways, and extends the reachability of the nodes using multi-hop communication. To validate our research, we will present a hardware / software prototype based on low-power devices, and we will evaluate the proposed solution.