Adaptive data rate algorithms for LoRaWAN

Simulations in ns-3 were run to produce the figures submitted. For our simulations, we used up to seven gateway nodes, one network server node and between 100 and 300 end nodes in a 10 km × 10 km network, sending data packets at different time intervals. We coded our algorithms inside the ADR component code of the ns-3 LoRaWAN module. We analysed the system performance of different ADR models, namely, the standard ADR model, which we term Semtech-ADR, the ADR model implemented in the ns-3 LoRaWAN module, which we term ns-3-ADR and our proposed fuzzy logic-based ADR known as FL-ADR. We performed two different evaluations and analyses. In the first evaluation, we used 100 EDs and changed the Application Data Packet Rate to transmit 1 packet per 300 s, 600 s, 900 s, 1200 s and 1500 s. In the second evaluation, we kept the application data rate constant at 1 packet per 600 s and varied the number of EDs to 100, 150, 200, 250 and 300 and analysed the performance. The simulation was configured to simulate for 3.3 h.

本项研究采用 ns-3 模拟器进行实验，以生成所提交的图表。在模拟实验中，我们部署了多达七个网关节点、一个网络服务器节点，并在 10 km × 10 km 的网络环境中配置了 100 至 300 个终端节点，以不同时间间隔发送数据包。我们的算法被编码在 ns-3 LoRaWAN 模块的 ADR（自适应数据速率）组件代码中。我们分析了多种 ADR 模型的系统性能，包括标准的 ADR 模型，我们称之为 Semtech-ADR；在 ns-3 LoRaWAN 模块中实现的 ADR 模型，我们称之为 ns-3-ADR；以及我们提出的基于模糊逻辑的 ADR 模型，我们称之为 FL-ADR。我们进行了两次不同的评估和分析。在第一次评估中，我们使用了 100 个边缘设备（ED），并将应用程序数据包速率调整为每 300 秒、600 秒、900 秒、1200 秒和 1500 秒发送一个数据包。在第二次评估中，我们保持应用程序数据包速率恒定，即每 600 秒发送一个数据包，并改变边缘设备的数量至 100、150、200、250 和 300，以分析其性能。模拟配置设置为模拟 3.3 小时。