産業用アプリケーションにおけるテレメトリおよびアラームメッセージ処理のためのLoRaWANの性能

Performance of LoRaWAN for Handling Telemetry and Alarm Messages in Industrial Applications.

• Francisco Helder C Dos Santos Filho
• Plínio S Dester
• Elvis M G Stancanelli
• Paulo Cardieri
• Pedro H J Nardelli
• Dick Carrillo
• Hirley Alves

抄録

本稿では、産業環境における長距離広域ネットワーク(LoRaWAN)技術を用いたテレメトリとアラームメッセージの共存の実現可能性を分析した。通常の遠隔測定メッセージは、大多数のセンサからの定期的な測定から得られるが、アラームメッセージは、まれな（ランダムな）イベントによって送信が開始されるセンサから得られるものであり、信頼性の高い通信を必要とする。このような厳しい要件を満たすために、我々は、アラームメッセージと通常の（テレメトリ）メッセージを別々に扱うことで、拡散係数の割り当て戦略を提案する。また、このような割当戦略の可能性について、再送やゲートウェイのダイバーシティの下での検討を行った。屋内の産業プラントとオープンフィールドの両方のシナリオを調査した。システムレベルのシミュレーションを用いて、提案されたソリューションを、アラームを考慮しないベンチマークシナリオと比較した。その結果、通常のリンクの性能に大きな影響を与えることなく、アラームメッセージの遅延を合理的に抑えて高い信頼性を達成できることを示しています。

This paper analyzes the feasibility of the coexistence of telemetry and alarm messages employing Long-Range Wide-Area Network (LoRaWAN) technology in industrial environments. The regular telemetry messages come from periodic measurements from the majority of sensors while the alarm messages come from sensors whose transmissions are triggered by rarer (random) events that require highly reliable communication. To reach such a strict requirement, we propose here strategies of allocation of spreading factor, by treating alarm and regular (telemetry) messages differently. The potential of such allocation strategies has also been investigated under retransmission and diversity of gateways. Both indoor industrial plant and open-field scenarios are investigated. We compare the proposed solution with a benchmark scenario-where no alarm is considered-by using system level simulation. Our results show that it is possible to achieve high reliability with reasonably low delay for the alarm messages without significantly affecting the performance of the regular links.