Análise de escalabilidade em redes LoRaWAN: um estudo comparativo de estratégias de alocação de spreading factors no NS-3
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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Resumo
Introdução: A Internet das Coisas (IoT) impulsiona a adoção massiva de redes LPWAN, como
o LoRaWAN, destacado pela alta tolerância a falhas e eficiência energética. Em cenários de
alta densidade, a escalabilidade é um desafio determinante: o protocolo ALOHA, adotado pelo
LoRaWAN, eleva a probabilidade de colisões à medida que a densidade de dispositivos cresce.
Esse desafio é agravado pela diversidade regulatória global — este trabalho investiga dois
planos distintos: EU868 (Europa), que impõe Duty Cycle de 1% ao gateway, e AU915 (Brasil),
que opera com 64 canais sem esse limite, criando cenários de escalabilidade intrinsecamente
diferentes. Objetivo: Comparar o desempenho de duas estratégias de alocação de Spreading
Factors (SF) — Alocação Estática baseada em distância e o mecanismo dinâmico Adaptive Data
Rate (ADR) — em redes massivas sob EU868 e AU915. Metodologia: Simulação computacio-
nal no NS-3, avaliando cinco níveis de densidade (100 a 5000 nós) em ambas as regiões, com
33 repetições por configuração para validação estatística. Resultados e Discussão: Na região
EU, o ADR sofreu saturação elevada com 5000 nós (PDR ≈1,54%), causada pelo esgotamento
do orçamento de downlink do gateway — o denominado Bootstrapping Problem. Na região
BR (AU915), o mesmo cenário produziu PDR de 60,41% com ADR e 86,02% com Alocação
Estática. O cross-check físico revelou, contudo, que limitações reais do gateway reduzem esse
teto teórico de 86% para 41%. Conclusão: O planejamento regionalizado e a consciência das
limitações de hardware são determinantes para a viabilidade de redes LoRaWAN massivas.
Description
Keywords
LoRaWAN, Escalabilidade, Spreading Factor, Adaptive Date Rate, Massive IoT
Citation
ALVES, Nícolas Rafael Silva. Análise de escalabilidade em redes LoRaWAN: um estudo comparativo de estratégias de alocação de spreading factors no NS-3. 2026. 9 f.Trabalho de Conclusão de Curso (Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas), Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí, Teresina, 2026.