BIA - IFPI Campus Teresina Central Tecnologia Analise e Desenvolvimento de Sistemas - Teresina Central
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5738
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Análise de escalabilidade em redes LoRaWAN: um estudo comparativo de estratégias de alocação de spreading factors no NS-3
Autor: Alves, Nícolas Rafael Silva
Orientador(a): Araújo, Francisco Marcelino Almeida de
metadata.dc.contributor.referee1: Santana, Fernando Castelo Branco Gonçalves
metadata.dc.contributor.referee2: Oliveira Junior, Wilson de
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.
Abstract: Introduction: The Internet of Things (IoT) drives the massive adoption of LPWAN technologies such as LoRaWAN, highlighted by its robustness and energy efficiency. In high-density scenarios, scalability is a critical challenge: the ALOHA protocol adopted by LoRaWAN increases packet collision probability as device density grows. This challenge is compounded by global regulatory diversity — this work investigates two distinct plans: EU868 (Europe), which imposes a 1% Duty Cycle on gateway transmissions, and AU915 (Brazil), which operates with 64 channels and no such constraint, creating intrinsically different scalability environments. Objective: To compare the performance of two Spreading Factor (SF) allocation strategies — distance-based Static Allocation and the dynamic Adaptive Data Rate (ADR) mechanism — in massive network scenarios under EU868 and AU915. Methodology: A computational simulation study was conducted using NS-3, evaluating five density levels (100 to 5000 nodes) in both regions, with 33 repetitions per configuration for statistical validation. Results and Discussion: In the EU region, ADR suffered severe saturation with 5000 nodes (PDR ≈1.54%), caused by the depletion of the gateway downlink budget — the so-called Bootstrapping Problem. In the BR region (AU915), the same scenario yielded a PDR of 60.41% with ADR and 86.02% with Static Allocation. However, the physical cross-check revealed that real gateway limitations reduce this theoretical ceiling from 86% to 41%. Conclusion: Regionalized planning and awareness of hardware limitations are crucial for the viability of massive LoRaWAN networks.
Palavras-chave: LoRaWAN
Escalabilidade
Spreading Factor
Adaptive Date Rate
Massive IoT
Cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::TELEINFORMATICA
metadata.dc.language: por
País: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí
Sigla: IFPI
Unidade: Campus Teresina Central
Citação: 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.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://bia.ifpi.edu.br/jspui/handle/123456789/5738
Data do documento: 2026
Aparece nas coleções:Analise e Desenvolvimento de Sistemas - Teresina Central

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
2026_tcc_nrsalves.pdf1.47 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.