Evaluación de rendimiento de sistemas de comunicación utilizados para Internet de las Cosas en agricultura
Autores: Yascaribay, Geovanny; Huerta, Mónica; Silva, Miguel; Clotet, Roger
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Evaluación de rendimiento de sistemas de comunicación utilizados para Internet de las Cosas en agricultura
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Desarrollo
Internet de las Cosas
IoT
Agricultura
Sistemas de comunicación
LPWAN
LoRa
LoRaWAN
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El rápido desarrollo de la tecnología del Internet de las Cosas (IoT) ha proporcionado amplias oportunidades para la implementación de una producción agrícola inteligente. Tal tecnología puede ser utilizada para conectar varios tipos de dispositivos agrícolas, los cuales pueden recopilar y enviar datos a servidores para su análisis. Estas herramientas pueden ayudar a los agricultores a optimizar la producción de sus cultivos. Sin embargo, uno de los principales problemas que surge en las zonas agrícolas es la falta de conectividad o una mala calidad de conexión. Por estas razones, en este documento, presentamos un método que puede ser utilizado para la evaluación del rendimiento de los sistemas de comunicación utilizados en IoT para la agricultura, considerando métricas como la tasa de entrega de paquetes, el consumo de energía y las colisiones de paquetes. Para lograr este objetivo, llevamos a cabo un análisis de los principales protocolos de Red de Área Extensa de Bajo Consumo (LPWAN) y su aplicabilidad, a partir del cual concluimos que los más adecuados para este contexto son Long Range (LoRa) y Long Range Wide Area Network (LoRaWAN). Después de eso, analizamos varias herramientas de simulación y seleccionamos Omnet++ junto con la biblioteca Framework for LoRa (FLoRa) como la mejor opción. En la primera etapa de las simulaciones, se evalúan las actuaciones de LoRa y LoRaWAN comparando la propagación promedio en condiciones ideales contra pérdidas moderadas de propagación, emulando un entorno rural en la región costera de Ecuador. En la segunda fase, se evalúan métricas como la tasa de entrega de paquetes y el consumo de energía al simular la comunicación entre un número creciente de nodos y uno o dos gateways. Los resultados muestran que el uso de dos gateways con la técnica de Tasa de Datos Adaptativa puede aumentar activamente la tasa de entrega de la red mientras consume la misma cantidad de energía por nodo. Finalmente, se realiza una comparación entre los resultados del escenario de simulación considerado en este proyecto y los de otros trabajos de investigación, lo que permite la validación de nuestros resultados analíticos y de simulación.
Descripción
El rápido desarrollo de la tecnología del Internet de las Cosas (IoT) ha proporcionado amplias oportunidades para la implementación de una producción agrícola inteligente. Tal tecnología puede ser utilizada para conectar varios tipos de dispositivos agrícolas, los cuales pueden recopilar y enviar datos a servidores para su análisis. Estas herramientas pueden ayudar a los agricultores a optimizar la producción de sus cultivos. Sin embargo, uno de los principales problemas que surge en las zonas agrícolas es la falta de conectividad o una mala calidad de conexión. Por estas razones, en este documento, presentamos un método que puede ser utilizado para la evaluación del rendimiento de los sistemas de comunicación utilizados en IoT para la agricultura, considerando métricas como la tasa de entrega de paquetes, el consumo de energía y las colisiones de paquetes. Para lograr este objetivo, llevamos a cabo un análisis de los principales protocolos de Red de Área Extensa de Bajo Consumo (LPWAN) y su aplicabilidad, a partir del cual concluimos que los más adecuados para este contexto son Long Range (LoRa) y Long Range Wide Area Network (LoRaWAN). Después de eso, analizamos varias herramientas de simulación y seleccionamos Omnet++ junto con la biblioteca Framework for LoRa (FLoRa) como la mejor opción. En la primera etapa de las simulaciones, se evalúan las actuaciones de LoRa y LoRaWAN comparando la propagación promedio en condiciones ideales contra pérdidas moderadas de propagación, emulando un entorno rural en la región costera de Ecuador. En la segunda fase, se evalúan métricas como la tasa de entrega de paquetes y el consumo de energía al simular la comunicación entre un número creciente de nodos y uno o dos gateways. Los resultados muestran que el uso de dos gateways con la técnica de Tasa de Datos Adaptativa puede aumentar activamente la tasa de entrega de la red mientras consume la misma cantidad de energía por nodo. Finalmente, se realiza una comparación entre los resultados del escenario de simulación considerado en este proyecto y los de otros trabajos de investigación, lo que permite la validación de nuestros resultados analíticos y de simulación.