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Título: Avaliação de estações retransmissoras em redes LoRaWan no ambiente urbano de Toledo-PR
Título(s) alternativo(s): Evaluation of relay stations in LoRaWAN networks in urban areas of Toledo-PR
Autor(es): Baggio, Gustavo Henrique Rippel
Orientador(es): Souza, Álvaro Ricieri Castro e
Palavras-chave: Internet das coisas
Sistemas de comunicação sem fio
Sistemas de transmissão de dados
Internet of things
Wireless communication systems
Data transmission systems
Data do documento: 4-Jul-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Toledo
Citação: BAGGIO, Gustavo Henrique Rippel. Avaliação de estações retransmissoras em redes LoRaWan no ambiente urbano de Toledo-PR. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Eletrônica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2025.
Resumo: A Internet das Coisas (IoT) é um mercado amplamente explorado e desenvolvido atualmente, devido à grande procura por automatização de processos, melhorar o bem-estar das pessoas e trazer comodidade para elas. Porém, alguns desafios precisam ser vencidos para implantar uma rede efetiva, como o custo de instalação e manutenção, infraestrutura elétrica e de dados e a qualidade do sinal que, no ambiente urbano, torna-se muito complexa utilizando os meios mais comuns. Dessa forma, as redes LPWAN (Low-Power Wide-Area Network) buscam solucionar esses problemas, pois são projetadas para conectar dispositivos IoT em longas distâncias com baixo consumo energético. Dentre as várias tecnologias LPWAN, as redes LoRaWAN destacam-se pelo baixo custo, facilidade de implementação e código aberto. No entanto, devido a fatores de relevo, obstáculos e atenuações naturais da comunicação sem fio, algumas regiões não são atendidas pelas redes. Nesse cenário, o uso de retransmissores torna-se uma estratégia interessante, evitando a instalação de outros gateways para atender a região. O presente trabalho analisa a efetividade do uso de estações retransmissoras, discutindo os desafios técnicos para sua implementação e seu impacto no aumento da área de cobertura. Para isso, foram realizadas avaliações na rede LoRaWAN instalada na cidade de Toledo-PR, com o objetivo de analisar a eficiência dos retransmissores na melhoria da cobertura. Para a avaliação de desempenho, métricas como o Received Signal Strength Indicator (RSSI), a Signal-to-Noise Ratio (SNR) dos pacotes recebidos, a taxa de dados, o tempo no ar, entre outros, serão utilizados como parâmetros de análise da qualidade do sinal recebido. Os resultados obtidos mostram que estações retransmissoras são uma ferramenta interessante para melhoria de cobertura, tornando possível a recepção de dados onde os gateways instalados não são suficientes, porém vários parâmetros podem afetar a efetividade dessa solução.
Abstract: The Internet of Things (IoT) is a widely explored and rapidly growing market, driven by the high demand for process automation, improved quality of life, and enhanced convenience. However, deploying an effective IoT network presents several challenges, including installation and maintenance costs, electrical and data infrastructure requirements, and signal quality, which becomes particularly complex in urban environments when using conventional methods. To address these issues, Low-Power Wide-Area Networks (LPWANs) have emerged as a solution, designed to connect IoT devices over long distances with minimal energy consumption. Among the various LPWAN technologies, LoRaWAN networks stand out due to their low cost, ease of deployment, and open-source nature. Nevertheless, factors such as terrain, physical obstacles, and natural wireless signal attenuation can leave certain areas without adequate coverage. In this context, the use of repeaters presents a promising strategy, eliminating the need for additional gateways to serve these regions. This study evaluates the effectiveness of relay stations, examining the technical challenges of their implementation and their impact on expanding network coverage. Tests were conducted on the LoRaWAN network deployed in Toledo, Paraná, to assess the efficiency of repeaters in improving coverage. For performance evaluation, metrics such as Received Signal Strength Indicator (RSSI), Signal-to-Noise Ratio (SNR) of received packets, data rate, airtime, and others were used as parameters to analyze signal quality. The results demonstrate that relay stations are a viable tool for enhancing coverage, enabling data reception in areas where installed gateways are insufficient. However, several parameters can influence the effectiveness of this solution.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/40366
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