| Abstract | Ovaj diplomski rad posvećen je istraživanju operativnih mogućnosti LoRa i LoRaWAN tehnologija s ciljem analize utjecaja LoRa komunikacijskih parametara na kvalitetu prijenosa signala u zatvorenim prostorima. Provedena je analiza utjecaja komunikacijskih parametara kao što su faktor raspršenja, odašiljačka snaga, dužina odašiljane poruke i period odašiljanja poruka na parametre koji ukazuju na kvalitetu prijenosa signala kao što su odnos signala i šuma (engl. signal to noise ratio SNR) i indikator snage prijemnog signala (engl. received signal strength indicator – RSSI). Za potrebe istraživanja razvijen je sustav za provođenje analitike komunikacijskih parametara LoRa mreže. Opisane su tehnologije koje su korištene za razvoj sustava i način na koji su implementirane, a koje su sačinjene od programskog alata za povezivanje usluga Node-RED, baze podataka InfluxDB i alata za vizualizaciju mjernih podatka Grafana. Razvijeni sustav je iskorišten za provođenje eksperimenata nad testnom LoRa mrežom, koji su trajali u razdoblju od 24. lipnja 2021. do 23. srpnja 2021. godine na području prostora Fakulteta elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje u Splitu. Testna LoRa mreža koja je integrirana u razvijeni sustav za provođenje analitike je sadržavala dva krajnja LoRa korisnička testna uređaja i četiri LoRa poveznika koji su alocirani u fakultetskoj zgradi kako bi se provela simulacija prijenosa LoRa signala na manje udaljenosti u zatvorenim prostorima. Temeljem provedenih praktičnih eksperimenta je zapaženo da je najutjecajniji faktor na kvalitetu prijemnog signala gustoća i vrsta (materijal) ometajućih prepreka kroz koje signal mora propagirati. U slučaju prijenosa podataka na manjim udaljenostima s niskom razinom prepreka između korisničkih uređaja i LoRa povezaka, faktor raspršenja nije znatno utjecao na kvalitetu signala. Međutim, u slučajevima prijenosa na veće udaljenost i sa većim brojem i/ili gustoćom prepreka, odašiljanje sa maksimalnim faktorom raspršenja je kontinuirano ostvarivalo kvalitetniji prijenos signala. Također je uočeno da utjecaj razine odašiljačke snage na kvalitetu signala nije značajan u slučajevima kada se propagacija signala realizira na većoj udaljenosti s visokom razinom ometajućih prepreka. Postojanje određenog pozitivnog utjecaja povećanja razine odašiljačke snage na kvalitetu prijemnog signala je primijećeno u slučajevima niske ili srednje razine ometajućih prepreka, no i tad je riječ o blagim utjecajima na kvalitetu prijemnog signala. Nadalje, analiza dobivenih rezultata je pokazala da veličina podataka i dužina perioda uzastopnog odašiljanja podataka ne utječu na kvalitetu prijemnog signala. Rezultati eksperimentalne analize pokazuju da pravilna prilagodba kombinacije LoRa komunikacijskih parametara kao što su odašiljačka snaga, faktor raspršenja, dužina poruka i intenzitet slanja poruka mogu doprinijeti poboljšanju rada LoRa sustava u smislu postizanja kvalitetnijeg prijemnog signala za različite veličine i vrste prepreka koje mogu postojati prilikom propagiranja signala. |
| Abstract (english) | This thesis is dedicated to investigation of the operational possibilities of LoRa and LoRaWAN technologies, with the aim of analysis of the influence of LoRa communication parameters on the quality of signal transmission in indoor environment. An analysis of the influence of communication parameters such as the spreading factor, the transmit power, the length of the data transmission and the period of data transmission on parameters that indicate the quality of signal transmission, such as the signal to noise ratio (SNR) and the receiving signal strength indicator (RSSI) was carried out. For this purpose, a system for performing the performance analysis of LoRa network communication parameters was developed. The technologies necessary for the development of the system composed of the tool for connecting different services Node-RED, the time series database InfluxDB and the tool for monitoring data visualisation Grafana are described, including the way in which they were implemented. The developed system was used to conduct experiments on the test LoRa network, which lasted from June 24, 2021 to July 23, 2021 on the premises of the Faculty of Electrical Engineering, Mechanical Engineering and Naval Architecture (FESB) located in Split, Croatia. The test LoRa network integrated in the developed system consisted of two LoRa user test endnodes and four LoRa gateways, which have been allocated in faculty building to simulate shortrange indoor signal propagation. Based on practical experiments, it has been noticed that the most influential factor on received signal quality is actually the density and type (material) of interfering obstacles through which the signal must propagate. In the case of data transmission at shorter distances with a low level and/or density of obstacles between user devices and LoRa gateways, the spreading factor did not significantly affect the quality of the signal. However, for the greater distances and the number of the obstacles, the transmissions at maximum spreading factor continuously achieved a better received signal quality. It is also observed that the influence of transmit power level on signal quality is not significant in cases where indoor signal propagation takes place over a longer distance with a high level of interfering obstacles. However, the existence of a certain positive influence of increasing the level of transmit power on the quality of the received signal was observed in cases of low or medium level of interfering obstacles, but even then it was a matter of slight influences on the quality of the received signal. Furthermore, the analysis of the obtained results showed that the size of the transmitted data and the time between successive data transmission do not affect the quality of the received signal. The results of the experimental analysis show that proper adjustment of combination of LoRa communication parameters such as the transmitter power, the spreading factor, the message length and the intensity of sending messages can contribute to improving the operation of the LoRa system in terms of achieving a better signal reception quality for different sizes and types of obstacles that may exist during signal propagation. |
