Dezentrale Methode zur adaptiven Funkparameteroptimierung eines LoRa Funkmoduls

Die Optimierung der Energieeffizienz von drahtlosen Sensorsystemen und Netzwerken zur Sicherstellung von Laufzeit und Funktionalität in dynamischen Umgebungen ist eine fundamentale Herausforderung im Entwurf und der Realisierung. Diese Herausforderung kann mittels dezentraler Systemarchitektur effektiv angegangen werden. So wird es den einzelnen Knoten ermöglicht, ihr Verhalten auf Basis lokal verfügbarer Daten dynamisch zur Laufzeit zu adaptieren. Aufgrund der Ressourcenbeschränkung verteilter Sensorsysteme nimmt dabei die Effizienz der genutzten Algorithmen, bezüglich Speicherplatz und Rechenleistung, einen hohen Stellenwert ein. Im Gegensatz zur Nutzung leistungsstarker Server für das Ausführen von Algorithmen stellt dies einen Paradigmenwechsel dar. In dieser Arbeit wird ein Verfahren, das den Ansatz dezentraler Systemstruktur verfolgt, präsentiert und hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit auf realer Hardware experimentell bewertet. Zu diesem Zweck wurde eine adaptive Methode, die die Funkparameterkonfiguration eines LoRa Funkmoduls optimiert, entwickelt und mit dem Stand der Technik zur Parameteranpassung in LoRaWAN verglichen. Dabei wird die Übertragungssicherheit eines Funkkanals in einer schrittweisen Näherung geschätzt, um eine robuste und energieeffiziente Funkkonfiguration zu identifizieren. Experimentelle Ergebnisse zeigen, dass das Verfahren in Bezug auf den langfristigen Energiebedarf besser abschneidet als der Standardansatz im LoRaWAN und so eine deutliche Steigerung der Lebensdauer eines drahtlosen Sensorknotens bewirkt.