Análise de disponibilidade e eficiência energética em redes LoRaWAN sob ataque de Jamming reativo: uma abordagem via simulação no NS-3

dc.contributor.advisor1 Araújo, Francisco Marcelino Almeida de
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/4308842626023929pt_BR
dc.contributor.referee1 Araújo, Francisco Marcelino Almeida de
dc.contributor.referee1Lattes http://lattes.cnpq.br/4308842626023929pt_BR
dc.contributor.referee2 Oliveira Junior, Wilson
dc.contributor.referee2Lattes http://lattes.cnpq.br/6266453388228140pt_BR
dc.contributor.referee3 Santana, Fernando
dc.contributor.referee3Lattes http://lattes.cnpq.br/7801051159658130pt_BR
dc.creator Silva, Arthur Vieira Melo
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/6039387118195021pt_BR
dc.date.accessioned 2026-07-29T13:16:57Z
dc.date.available 2026-07-29T13:16:57Z
dc.date.issued 2026
dc.description.abstract The expansion of the Internet of Things (IoT) has driven the adoption of the LoRaWAN protocol in critical infrastructures due to its long range and low energy consumption. However, operation in unlicensed spectrum makes these networks susceptible to Denial of Service attacks at the physical layer, specifically reactive jamming. This work presents a quantitative analysis of the impact of these attacks on the availability and energy efficiency of LoRaWAN networks, focusing on the Brazilian regulatory scenario (AU915 band, Anatel). Through simulations in Network Simulator 3 (NS-3), an interfering node was modeled with reaction latency based on experimental data from real SDR hardware. The results demonstrate that the attack reduces the packet delivery rate (PDR) by up to 24.7 percentage points in SF7 in the experiment with fixed SF, and up to 22.6 percentage points in SF8 in the rural environment with active ADR. The Adaptive Data Rate (ADR) algorithm increases the spreading factor in response to losses, increasing average energy consumption by up to 51% – a phenomenon known as the energy degradation spiral. The experiment with fixed SF proved that the jammer is energetically innocuous in the absence of ADR, isolating this algorithm as the sole vector of energy depletion. The study highlights the urgency of anti-jamming mechanisms adapted to the national reality.pt_BR
dc.description.resumo A expansão da Internet das Coisas (IoT) tem impulsionado a adoção do protocolo LoRaWAN em infraestruturas críticas devido ao seu longo alcance e baixo consumo energético. No entanto, a operação em espectro não licenciado torna essas redes suscetíveis a ataques de Negação de Serviço na camada física, especificamente o jamming reativo. Este trabalho apresenta uma análise quantitativa do impacto desses ataques na disponibilidade e na eficiência energética de redes LoRaWAN, com foco no cenário regulatório brasileiro (faixa AU915, Anatel). Por meio de simulações no Network Simulator 3 (NS-3), modelou-se um nó interferente com latência de reação baseada em dados experimentais de hardware SDR real. Os resultados demonstram que o ataque reduz a taxa de entrega de pacotes (PDR) em até 24,7 pontos percentuais em SF7 no experimento com SF fixo, e até 22,6 pontos percentuais em SF8 no ambiente rural com ADR ativo. O algoritmo Adaptive Data Rate (ADR) eleva o fator de espalhamento em resposta às perdas, aumentando o consumo energético médio em até 51% — fenômeno denominado espiral de degradação energética. O experimento com SF fixo comprovou que o jammer é energeticamente inócuo na ausência do ADR, isolando esse algoritmo como o único vetor de exaustão energética. O estudo evidencia a urgência de mecanismos anti-jamming adaptados à realidade nacional.pt_BR
dc.identifier.citation SILVA, Arthur Vieira Melo. Análise de disponibilidade e eficiência energética em redes LoRaWAN sob ataque de Jamming reativo: uma abordagem via simulação no NS-3. Orientador: Francisco Marcelino Almeida de Araújo. 2026. 11 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas) - Instituto Federal do Piauí, Campus Teresina Central, Teresina, 2026pt_BR
dc.identifier.uri https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5712
dc.language porpt_BR
dc.publisher Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauípt_BR
dc.publisher.country Brasilpt_BR
dc.publisher.department Campus Teresina Centralpt_BR
dc.publisher.initials IFPIpt_BR
dc.rights Acesso Abertopt_BR
dc.subject LoRaWAN (protocolo)pt_BR
dc.subject Network Simulator 3 (NS-3)pt_BR
dc.subject Segurança de redespt_BR
dc.subject Jamming reativopt_BR
dc.subject Eficiência energéticapt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.title Análise de disponibilidade e eficiência energética em redes LoRaWAN sob ataque de Jamming reativo: uma abordagem via simulação no NS-3pt_BR
dc.type Trabalho de Conclusão de Cursopt_BR

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