Evaluation of LoRa Radio Propagation and LoRa Base Station Placement Algorithm in Urban Regions

Abstract

近年，IoTシステムは様々な産業分野で利活用されるようになり，あらゆるモノがセンサーや通信機能を用いてインターネットに接続され，収集される情報が新しい価値を生み出すことが，期待されている．特に，長期間に渡り広範囲な環境データを継続的に収集するIoTシステムにおいては，より低消費電力で，より広範囲な電波伝搬を実現する技術が重要となる．低消費電力・広域の無線通信方式としてLPWA(Low Power Wide Area)，特に， LoRaが注目されているが，都市部での建物・障害物の影響分析や，基地局（BS）の配置手法に研究が十分に行われていないという課題がある．本文では，課題解決に向けたLoRa基地局の最適配置手法の確立を目的とし，東京大学・本郷キャンパスにおける電波伝搬シミュレーション，目標カバー率を最小BS数で求めるヒューリスティックアリゴリズムの提案・評価，に関して報告する．

In recent years, IoT sensors become to be used in various fields rapidly. Usually, these IoT sensors are setup for years in a wide area, collect and upload a small amount of data periodically. Therefore, the IoT sensors have a high demand for battery life and the radio propagation coverage, while not the bandwidth. In order to serve this kind of devices, based on the LPWA standard, a new type network Lora, is proposed. LoRa’s base station(BS) placement problem is also an important part of LoRa network design. However, due to the radio propagation features of LoRa, especially when applied to an urban area with many obstacle buildings, we need to rethink the LoRa’s BS placement approach. In this article, we get data by simulating the radio propagation in UT hongo-campus, and utilize a hypergeometric distribution method that based on heuristic algorithm, to find a BS placement solution that is able to guarantee the required coverage, RSSI and number of BSs.