SPARC-LoRa：一种面向农业应用的可扩展、低功耗、低成本、高可靠且支持云服务的LoRa网络系统
网络与互联网体系结构
2024-01-25 v1 分布式、并行与集群计算
摘要
随着云计算和边缘计算的快速发展，物联网（IoT）应用已部署在人类生活的各个方面。在本文中，我们设计并实现了一个具有LoRa通信能力的整体基于LoRa的物联网系统，名为SPARC-LoRa，该系统由现场传感器节点和一个连接到互联网的网关组成。SPARC-LoRa具有以下重要特性。首先，SPARC-LoRa的无线网络是事件驱动的，并使用现成的微控制器和LoRa通信模块，通过定制PCB设计集成所有硬件。这使得SPARC-LoRa能够实现低功耗、远距离通信和低成本。通过一种新的基于连接的上层协议设计，可以实现SPARC-LoRa的可扩展性和通信可靠性。其次，基于Docker容器设计了包含传感器节点和服务器的开源软件，具备云存储、计算和LTE功能。为了在极端条件下实现可靠的无线通信，设计并应用了一个中继模块到SPARC-LoRa中，将数据从传感器节点转发到网关节点。系统设计和实现完全开源，并托管在DigitalOcean Droplet Cloud上。因此，所提出的系统能够促进学术界和工业界的进一步研究和应用。该系统已在犹他州盐湖城和内布拉斯加大学林肯分校的不同极端环境条件下的真实农田中进行了测试。实验结果验证了SPARC-LoRa的特性，包括低功耗、可靠性以及SPARC-LoRa提供的云服务。
引用
@article{arxiv.2401.13569,
title = {SPARC-LoRa: A Scalable, Power-efficient, Affordable, Reliable, and Cloud Service-enabled LoRa Networking System for Agriculture Applications},
author = {Xi Wang and Bryan Hatasaka and Zhengyan Liu and Sayali Tope and Mohit Karkhanis and Seungbeom Noh and Farhan Sium and Ravi V. Mural and Hanseup Kim and Carlos Mastrangelo and Ling Zang and James Schnable and Mingyue Ji},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.13569},
year = {2024}
}
备注
6 pages, 8 figures, submitted for publication