Feasibility and Performance of a LoRa 2.4 GHz Network - Thèses de l'INSA Lyon
Thèse Année : 2024

Feasibility and Performance of a LoRa 2.4 GHz Network

Faisabilité et performances d'un réseau LoRa 2.4 GHz

Résumé

The long-range (LoRa) technology and the LoRaWAN protocol, which mainly uses the sub-GHz frequency bands, subject to regional laws, have become widely used as a result of the rise of the Internet of Things (IoT). To overcome these limitations, Semtech has released a version of LoRa dedicated to the 2.4 GHz industrial, scientific, and medical (ISM) band, which, among others, is worldwide available and has no duty-cycle limitations. However, this frequency band is already used by many wireless technologies, such as Wi-Fi and Bluetooth (BT), as well as by common devices like microwaves and surveillance cameras. It is essential to evaluate the feasibility and the possible performance of this frequency band shift before deploying LoRa on a large scale in the 2.4 GHz ISM band. This thesis proposes a comprehensive experimental evaluation of LoRa technology in the 2.4 GHz ISM band, including a comparison of its communication range and reliability with the European sub-GHz band (868 MHz). We also study the coexistence of LoRa and Wi-Fi when they are overlapping transmissions. To improve the coexistence, we propose and compare several frequency hopping (FH) strategies for LoRa. Although the latter proposal is based on simulation, we also propose an original methodology for evaluating a frequency band and selecting the less noisy channels, which could facilitate the implementation of FH strategies in future LoRa 2.4 GHz gateways. Our work provides important recommendations for the deployment and expansion of LoRa in the 2.4 GHz ISM band.
L’essor de l’Internet des Objets (IoT) ces dernières années a favorisé l’adoption de la technologie long-range (LoRa) et du protocole LoRaWAN, qui utilisent principalement les bandes de fréquences sub-GHz, soumises à des réglementations régionales. Pour surmonter ces limitations, Semtech a développé une version de LoRa pour la bande 2.4 GHz, qui est, notamment, accessible mondialement et n’impose pas de cycle d’activité. Cependant, cette bande de fréquence est déjà utilisée par de nombreuses technologies sans fil, telles que le Wi-Fi et le Bluetooth (BT), ainsi que par des appareils courants, comme le micro-ondes et les caméras de surveillance. Avant de déployer LoRa à grande échelle dans la bande industrielle, médicale et scientifique (ISM) 2.4 GHz, il est crucial d’évaluer la faisabilité et les performances potentielles de cette transition. Cette thèse propose une évaluation expérimentale complète de la technologie LoRa dans la bande ISM 2.4 GHz, notamment en comparant sa portée et sa fiabilité avec celles de la bande sub-GHz européenne (868 MHz). Nous examinons également la coexistence entre LoRa et le Wi-Fi lorsque leurs transmissions se chevauchent. Pour améliorer cette coexistence nous proposons et comparons différentes stratégies de saut de fréquences (FH) pour LoRa. Bien que cette dernière proposition soit réalisée par simulation, nous proposons également une méthodologie originale pour évaluer une bande de fréquence et choisir les canaux les moins utilisés, ce qui pourrait faciliter l’implémentation des stratégies de FH dans les futures passerelles LoRa 2.4 GHz. L’ensemble de nos travaux fournissent des recommandations importantes pour le déploiement et l’expansion de LoRa dans la bande ISM 2.4 GHz.
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Dates et versions

tel-04858023 , version 1 (29-12-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04858023 , version 1

Citer

Gwendoline Hochet Derévianckine. Feasibility and Performance of a LoRa 2.4 GHz Network. Networking and Internet Architecture [cs.NI]. Insa Lyon, 2024. English. ⟨NNT : 2024ISAL0127⟩. ⟨tel-04858023⟩
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