An adaptive data rate algorithm for improving energy efficiency for multi-gateway LoRaWANs

Chang Lin-Heng; Chang Yi; Guan Chih-Kae; Juang Tong-Ying; Fang Wen-Chang

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An adaptive data rate algorithm for improving energy efficiency for multi-gateway LoRaWANs

机译：一种改进多网路洛拉瓦人能效的自适应数据速率算法

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The need of the low power, long range, and low cost connectivity for satisfying the requirement of internet of things (IoT) applications for smart city is leading the emergence of low power wide area (LPWA) networking technologies. The resource efficiency plays an important role in realistic application, LoRaWAN allows the static end devices to individually adapt and optimise the data rates and the transmission power, which is referred to as adaptive data rate (ADR) problem. In this paper, we develop a new ADR algorithm for multi-gateway LoRaWAN environment to quickly choose the appropriate LoRa transmission parameter for independent LoRa end device based on LoRaWAN specification. To successfully execute the ADR algorithm, we especially rewrite the firmware of Semtech's SX1276 transceivers to implement our proposed ADR algorithm over multi-gateway LoRaWAN system, including end device, multi-gateways and network server. Our ADR algorithm utilises the radio link quality, including RSSI, SNR, and packet reception ratio (PRR), from multi-gateways, and the network server determines the appropriate LoRa transmission parameter. Finally, the experimental results illustrate that the proposed algorithm improves the energy efficiency, the effective bit rate, and the battery life of the end device.

机译：需要低功耗，长距离和低成本连接，满足智能城市的互联网需求（IOT）应用领先的低功率广域（LPWA）网络技术的出现。资源效率在现实应用中发挥着重要作用，洛拉瓦纳允许静态设备分别适应和优化数据速率和传输功率，其被称为自适应数据速率（ADR）问题。在本文中，我们开发了一种新的ADR算法，用于多网关LoraWan环境，以快速选择基于Lorawan规范的独立LORA结束设备的适当LORA传输参数。要成功执行ADR算法，我们尤其是重写SEMTECH的SX1276收发器的固件，以在多网关LoraWan系统上实现我们所提出的ADR算法，包括终端设备，多网关和网络服务器。我们的ADR算法利用来自多网关的无线电链路质量，包括RSSI，SNR和数据包接收比（PRR），网络服务器确定适当的LORA传输参数。最后，实验结果说明了所提出的算法提高了能效，有效比特率和最终设备的电池寿命。

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来源
《International journal of ad hoc and ubiquitous computing》 |2020年第4期|197-215|共19页
作者
Chang Lin-Heng; Chang Yi; Guan Chih-Kae; Juang Tong-Ying; Fang Wen-Chang;
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作者单位

Natl Taipei Univ Dept Business Adm New Taipei 237 Taiwan;

Natl Taipei Univ Dept Comp Sci & Informat Engn New Taipei 237 Taiwan;

Natl Taipei Univ Dept Business Adm New Taipei 237 Taiwan;

Natl Taipei Univ Dept Comp Sci & Informat Engn New Taipei 237 Taiwan;

Natl Taipei Univ Dept Business Adm New Taipei 237 Taiwan;

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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
low power wide area; LPWA; LoRaWAN; adaptive data rate; ADR; radio link quality; multi-gateways;

机译：低功率广域;LPWA;洛拉望;自适应数据速率;ADR;无线电链路质量;多网关;

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