Σχεδιασμός και υλοποίηση αστικού δικτύου LoRaWAN για εφαρμογές IoT

Abstract

Στην εποχή της ψηφιακής τεχνολογίας, η ραγδαία ανάπτυξη των επικοινωνιακών και πληροφοριακών συστημάτων έχει φέρει επανάσταση στην καθημερινή μας ζωή και στη λειτουργία των επιχειρήσεων. Οι έξυπνες συσκευές και οι καινοτόμες τεχνολογίες συνδέουν τα πάντα γύρω μας, επιτρέποντας τη δημιουργία ευφυών δικτύων που μπορούν να συλλέγουν και να αναλύουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Σε αυτό το δυναμικό περιβάλλον, το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT) ξεχωρίζει ως μία από τις πιο σημαντικές και πρωτοποριακές τεχνολογίες, επιτρέποντας τη σύνδεση και την επικοινωνία μεταξύ διάφορων συσκευών και συστημάτων. Το IoT δημιουργεί νέες ευκαιρίες για την αυτοματοποίηση, τη βελτίωση της απόδοσης και την εξοικονόμηση πόρων σε πολλούς τομείς. Οι εφαρμογές του κυμαίνονται από τις έξυπνες πόλεις και την αγροτική παραγωγή, μέχρι την παρακολούθηση της υγείας και την οικιακή αυτοματοποίηση. Μέσα σε αυτό το ευρύ πεδίο εφαρμογών, η ανάγκη για αξιόπιστες και αποδοτικές λύσεις επικοινωνίας καθίσταται πιο επιτακτική από ποτέ. Σε αυτό το πλαίσιο, το πρωτόκολλο LoRa (Long Range) ξεχωρίζει ως μια λύση που παρέχει ασύρματη επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Το LoRa έχει τη δυνατότητα να υποστηρίξει εφαρμογές IoT που απαιτούν ευρεία κάλυψη και αξιόπιστη μετάδοση δεδομένων, ακόμα και σε απομακρυσμένες ή δύσκολα προσβάσιμες περιοχές. Αυτή η τεχνολογία προσφέρει πλεονεκτήματα όπως η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, η μεγάλη εμβέλεια και η δυνατότητα σύνδεσης μεγάλου αριθμού συσκευών σε ένα δίκτυο. Η παρούσα διπλωματική έχει ως στόχο να διερευνήσει και να υλοποιήσει ένα σύστημα IoT βασισμένο στην τεχνολογία LoRa, προκειμένου να επιτευχθεί η αποδοτική και αξιόπιστη διασύνδεση και διαχείριση συσκευών σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών. Στο πλαίσιο αυτής της προσπάθειας, θα ενσωματωθεί και μια εφαρμογή ασφάλειας με τη χρήση PIR αισθητήρα (Passive Infrared Sensor) συνδεδεμένου στο δίκτυο LoRa. Ο αισθητήρας PIR θα χρησιμοποιηθεί για την ανίχνευση κίνησης, προσφέροντας μια πρακτική και αποδοτική λύση ασφάλειας για κατοικίες, επιχειρήσεις ή άλλες εγκαταστάσεις. Με την υλοποίηση αυτής της εργασίας, θα αναλύσουμε τις αρχές λειτουργίας του LoRa, τα πλεονεκτήματα και τις προκλήσεις του, καθώς και πως μπορεί να στηθεί στην πράξη ένα τέτοιο δίκτυο. Επιπλέον, θα παρουσιάσουμε μια ολοκληρωμένη προσέγγιση για την ανάπτυξη ενός συστήματος IoT με LoRa στον τομέα της ασφάλειας, περιλαμβάνοντας το σχεδιασμό, την υλοποίηση και την αξιολόγηση της απόδοσής του. Μέσα από αυτήν την προσέγγιση, φιλοδοξούμε να προωθήσουμε τη γνώση και την κατανόηση της τεχνολογίας LoRa, καθώς και να αναδείξουμε τη σημασία και τη δυναμική του IoT στη σύγχρονη κοινωνία και οικονομία.