Análise da viabilidade da comunicação LoRaWAN em região costeira : medições em campo e comparação com modelos teóricos na Baía Afonso Wippel, Itajaí/SC

Abstract

Este trabalho investiga o desempenho da tecnologia LoRa em ambiente costeiro na Baía Afonso Wippel, em Itajaí/SC, analisando a influência das condições de maré (baixa e alta), da distância ao gateway (0,95–1,20 km), da altura da antena do dispositivo final (1,0 m, 1,5 m e 2,0 m) sobre as métricas de RSSI e SNR. Para isso, são realizadas medições experimentais em oito pontos de coleta, totalizando 285 observações. Os resultados obtidos são analisados estatisticamente e comparados com modelos teóricos de propagação, o modelo de espaço livre, o modelo de dois raios e o modelo Longley-Rice/ITM. A análise busca identificar padrões de propagação do sinal em ambiente costeiro e avaliar a aderência entre os valores medidos e as previsões teóricas, contribuindo para a compreensão do comportamento de redes LoRa em cenários marítimos e portuários. Os resultados indicam que a tecnologia LoRa apresenta viabilidade técnica no ambiente estudado, com taxa de sucesso de comunicação de 99,6% dentro dos limites mínimos do protocolo LoRaWAN para SF7. Contudo, os três modelos teóricos subestimam as perdas reais em 20 dB a 40 dB, destacando a importância de medições de campo para o planejamento confiável de redes LoRa em ambientes litorâneos.This work investigates the performance of LoRa technology in a coastal environment in Afonso Wippel Bay, in Itajaí/SC, analyzing the influence of tidal conditions (low and high), the distance to the gateway (0.95–1.20 km), and the antenna height of the end device (1.0 m, 1.5 m, and 2.0 m) on the RSSI and SNR metrics. To this end, experimental measurements are conducted at eight collection points, totaling 285 observations. The obtained results are statistically analyzed and compared with theoretical propagation models: the free space model, the two-ray model, and the Longley-Rice/ITM model. The analysis aims to identify signal propagation patterns in a coastal environment and evaluate the agreement between measured values and theoretical predictions, contributing to the understanding of the behavior of LoRa networks in maritime and port scenarios. The results indicate that LoRa technology is technically viable in the studied environment, with a communication success rate of 99.6% within the minimum limits of the LoRaWAN protocol for SF7. However, all three theoretical models underestimate real losses by 20 dB to 40 dB, highlighting the importance of field measurements for reliable LoRa network planning in coastal environments.