Evaluación mediante simulación del desempeño de configuraciones LoRa/LoRaWAN para telemetría operacional en micromovilidad compartida

Abstract

La micromovilidad compartida requiere mecanismos de telemetría que permitan monitorear información operacional mínima, como ubicación, identificación del vehículo y nivel de batería. En este contexto, LoRa/LoRaWAN representa una alternativa atractiva para aplicaciones IoT de bajo consumo y paquetes pequeños; sin embargo, su desempeño depende de factores como el Spreading Factor (SF), la movilidad, la densidad de nodos y la ocupación del canal. Esta memoria evalúa, mediante simulación, el desempeño de configuraciones LoRa/LoRaWAN para telemetría mínima en micromovilidad compartida. Para ello, se implementaron escenarios en OMNeT++ utilizando FLoRa, considerando nodos LoRa, un gateway y un servidor de red. Se definió un payload de 24 bytes y una transmisión cada 30 segundos durante un día de simulación. El análisis se centró en SF7, SF8 y SF9, descartando configuraciones superiores por restricciones asociadas al tamaño de payload en el perfil regional considerado. Los resultados muestran que SF9 obtiene el mejor desempeño en escenarios de baja densidad, debido a su mayor robustez frente a señales débiles. También se observa que la movilidad degrada el rendimiento respecto de un escenario estático equivalente. En escenarios con mayor densidad de nodos, la principal limitación deja de estar asociada a la sensibilidad de recepción y pasa a estar dominada por colisiones y capacidad efectiva del canal compartido. En consecuencia, esta memoria identifica condiciones de operación y limitaciones relevantes para el uso de LoRa/LoRaWAN en telemetría mínima de micromovilidad compartida, entregando una base experimental reproducible para futuras validaciones en terreno.

Shared micromobility systems require telemetry mechanisms to monitor minimal operational information such as location, vehicle identification, and battery level. In this context, LoRa/LoRaWAN is an attractive communication alternative for low-power IoT applications with small payloads. However, its performance depends on factors such as the Spreading Factor (SF), mobility, node density, and channel occupancy. This thesis evaluates, through simulation, the performance of LoRa/LoRaWAN configurations for minimal telemetry in shared micromobility scenarios. The simulations were implemented in OMNeT++ using FLoRa, considering LoRa nodes, one gateway, and a network server. A 24-byte payload and a 30-second transmission interval were defined for a one-day simulation period. The analysis focused on SF7, SF8, and SF9, excluding higher SF configurations due to payload size restrictions associated with the considered regional profile. The results show that SF9 achieves the best performance in low-density scenarios due to its higher robustness against weak received signals. Mobility was also observed to degrade performance compared to an equivalent static scenario. In higher-density scenarios, the main limitation is no longer related to receiver sensitivity, but rather to collisions and the effective capacity of the shared channel. Therefore, this thesis identifies relevant operating conditions and limitations for the use of LoRa/LoRaWAN in minimal telemetry for shared micromobility, providing a reproducible experimental basis for future field validation.