Analyse des Low Power Wide Area Networks: Kann LoRa skalieren?

Netze mit niedrigem Stromverbrauch über große Bereiche (LPWA) machen spektakuläre Fortschritte von der Entwicklung über die Standardisierung bis hin zur Kommerzialisierung. In dieser Zeit schneller Adoption ist es von größter Bedeutung zu analysieren, wie gut diese Technologien skalieren werden, da die Anzahl der mit dem Internet der Dinge verbundenen Geräte unvermeidlich wächst. In diesem Schreiben bieten wir einen stochastischen Geometrie-Rahmen für die Modellierung der Leistung eines einzelnen Gateway LoRa-Netzwerks, einer führenden LPWA-Technologie. Unsere Analyse formuliert die einzigartigen Besonderheiten von LoRa, einschließlich der Chirp Spread-Spectrum-Modulationstechnik, regulatorischen Einschränkungen des Funksignal-Duty-Cycles und der Verwendung des ALOHA-Protokolls oben drauf, die in heutigen kommerziellen Mobilfunknetzen nicht so verbreitet sind. Wir zeigen, dass die Erfassungswahrscheinlichkeit exponentiell abnimmt, wenn die Anzahl der Endgeräte aufgrund von störenden Signalen, die dieselbe Spreizsequenz verwenden, wächst. Wir kommen zu dem Schluss, dass dieser grundlegende limitierende Faktor möglicherweise bedeutender für die Skalierbarkeit von LoRa ist als beispielsweise Spektrumsbeschränkungen. Unsere Ableitungen für die Interferenz durch ko-spreading factor, die in LoRa-Netzen gefunden wird, ermöglichen eine rigorose Skalierbarkeitsanalyse solcher Netzwerke.