BIA - IFPI Campus Teresina Central Tecnologia Analise e Desenvolvimento de Sistemas - Teresina Central
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Análise de disponibilidade e eficiência energética em redes LoRaWAN sob ataque de Jamming reativo: uma abordagem via simulação no NS-3
Autor: Silva, Arthur Vieira Melo
Orientador(a): Araújo, Francisco Marcelino Almeida de
metadata.dc.contributor.referee1: Araújo, Francisco Marcelino Almeida de
metadata.dc.contributor.referee2: Oliveira Junior, Wilson
metadata.dc.contributor.referee3: Santana, Fernando
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.
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.
Palavras-chave: LoRaWAN (protocolo)
Network Simulator 3 (NS-3)
Segurança de redes
Jamming reativo
Eficiência energética
Cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
metadata.dc.language: por
País: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Sigla: IFPI
Unidade: Campus Teresina Central
Citação: 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, 2026
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5712
Data do documento: 2026
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