Teknologiakatsaus ad-hoc viestintäverkkoihin soveltuvista IoT-verkkoteknologioista
Grön, Niko (2025)
Diplomityö
2025
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20251120109827
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20251120109827
Tiivistelmä
Tämän diplomityön tavoitteena oli kartoittaa ja arvioida radioteknisten ominaisuuksien perusteella sellaisia IoT-verkkoteknologioita, jotka soveltuvat ad hoc -viestintäverkkojen toteuttamiseen tilanteissa, joissa perinteinen infrastruktuuri ei ole käytettävissä. Työssä tarkasteltiin erityisesti Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11ah)- ja LoRa-teknologioita, jotka edustavat toisistaan eroavia lähestymistapoja itseorganisoituvaan ja hajautettuun viestintään.
Työ perustui kirjallisuuskatsaukseen ja vertailuanalyysiin, jossa arvioitiin teknologioiden tarjoamaa kantamaa, tiedonsiirtonopeutta, energiankulutusta ja verkkoarkkitehtuurin soveltuvuutta autonomisiin järjestelmiin. Lisäksi työssä suoritettiin LoRa-teknologialla kenttämittauksia, joilla validoitiin teoreettisia arvioita vaihtelevissa käyttöympäristöissä, kuten kaupunki-, maasto- ja metsäolosuhteissa.
Tämänhetkisten tulosten perusteella LoRa soveltuu vertailluista teknologioista paremmin pitkäkantaman ja energiatehokkuutta vaativiin sovelluksiin, kun puolestaan Wi-Fi HaLow tarjoaa suuremman kapasiteetin lyhyemmillä etäisyyksillä. Tutkimus osoittaa, että ad hoc -viestintäverkkojen toteuttaminen on teknisesti mahdollista yhdistämällä kevyitä IoT-ratkaisuja ja itseorganisoituvia verkkomalleja. The objective of this thesis was to identify and evaluate IoT network technologies based on their radio-technical characteristics, focusing on those suitable for implementing ad hoc communication networks in situations where traditional infrastructure is unavailable. The study specifically examined Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11ah) and LoRa technologies, which represent different approaches to self-organizing and decentralized communication.
The work was based on a literature review and comparative analysis, evaluating the technologies in terms of range, data throughput, energy consumption, and the suitability of Network architecture for self-organizing systems. Additionally, field measurements were conducted using LoRa technology to validate theoretical estimates in various operational environments, such as urban, rural, and forested conditions.
The results indicate that LoRa is the most suitable among the compared technologies for long-range and energy-efficient applications, while Wi-Fi HaLow provides higher capacity over shorter distances. Overall, the study demonstrates that the implementation of ad hoc communication networks is technically feasible by integrating lightweight IoT solutions with self-organizing network model.
Työ perustui kirjallisuuskatsaukseen ja vertailuanalyysiin, jossa arvioitiin teknologioiden tarjoamaa kantamaa, tiedonsiirtonopeutta, energiankulutusta ja verkkoarkkitehtuurin soveltuvuutta autonomisiin järjestelmiin. Lisäksi työssä suoritettiin LoRa-teknologialla kenttämittauksia, joilla validoitiin teoreettisia arvioita vaihtelevissa käyttöympäristöissä, kuten kaupunki-, maasto- ja metsäolosuhteissa.
Tämänhetkisten tulosten perusteella LoRa soveltuu vertailluista teknologioista paremmin pitkäkantaman ja energiatehokkuutta vaativiin sovelluksiin, kun puolestaan Wi-Fi HaLow tarjoaa suuremman kapasiteetin lyhyemmillä etäisyyksillä. Tutkimus osoittaa, että ad hoc -viestintäverkkojen toteuttaminen on teknisesti mahdollista yhdistämällä kevyitä IoT-ratkaisuja ja itseorganisoituvia verkkomalleja.
The work was based on a literature review and comparative analysis, evaluating the technologies in terms of range, data throughput, energy consumption, and the suitability of Network architecture for self-organizing systems. Additionally, field measurements were conducted using LoRa technology to validate theoretical estimates in various operational environments, such as urban, rural, and forested conditions.
The results indicate that LoRa is the most suitable among the compared technologies for long-range and energy-efficient applications, while Wi-Fi HaLow provides higher capacity over shorter distances. Overall, the study demonstrates that the implementation of ad hoc communication networks is technically feasible by integrating lightweight IoT solutions with self-organizing network model.