Análisis comparativo entre LORAWAN y LTE en un escenario de red para la Internet de las cosas usando el software de simulación NS3

Abstract

LoRaWAN y LTE definen la coyuntura predominante como tecnologías de distribución para la Internet de las Cosas (IoT, Internet of Things). LoRaWAN define una red de largo alcance y baja potencia específica para servicios IoT, mientras que LTE tiene como objetivo satisfacer los requerimientos de la 3GPP (3rd Generation Partnership Project) para redes de cuarta generación (4G) y que a partir del Release 12 nace el concepto de LTE-M ya que empieza a considerar la comunicación tipo maquina (MTC, Machine Type Communication), el Release se enfoca en definir una nueva categoría de terminal manteniendo la misma red LTE pero considerando una configuración específica para dicho terminal. Es por eso que una comparación entre estas puede ayudar a entender las posibilidades que ofrecen. En este trabajo se desarrollan dos escenarios simulados en NS3 (Network Simulator 3) escritos en C++ usando módulos de LoRaWAN y LTE ya existentes dentro de la comunidad NS3, para que sean escenarios comparables la configuración del sistema es la misma para las dos tecnologías, excepto para la frecuencia (915MHz para LoRaWAN y 781MHz para LTE) y ancho de banda (250kHz para LoRaWAN y 1.4MHz para LTE) donde se procura configurar lo más cercanos posibles. Los parámetros considerados para evaluar las tecnologías son: throughput y packet lost, el área de cobertura será la variable para las distintas simulaciones. La topología de red de los escenarios es la misma para los dos casos y está comprendida por un gateway al cual se conectan hasta 100 sensores. La ubicación de los sensores puede ser en una área circular o en una área cuadrada, la ubicación circular es definida mediante un algoritmo que busca la ubicación óptima dentro de una área circular maximizando la distancia entre sensores; este algoritmo es escrito en Matlab. Los resultados obtenidos muestran que estadísticamente el desempeño de LoRaWAN es mejor que LTE en los escenarios propuestos: para una distribución óptima de sensores es 1302,7bps mayor en throughput y 64,85% menor en packet lost y para la ubicación en grilla cuadrada es 1292,24bps mayor en throughput y 64,58% menor en packet lost. El desempeño de la ubicación en el área circular es similar al desempeño de la ubicación en el área cuadrada (diferencias de 17,92bps y 7,46bps en throughput y 0,64% y 0,3% en packet lost).