Resumen:
The lack of telecommunications infrastructure in rural and hard-to-reach areas poses a significant challenge for monitoring and controlling resources in productive sectors (aquaculture, agriculture, among others). This project aims to propose an alternative solution by developing a LoRa Mesh network prototype, based on the premise that this technology allows for extended coverage and more stable communication in scenarios with vegetation, buildings, and no line of sight.
A prototype based on microcontrollers programmed with Meshtastic open-source software was used to develop the project. Tests were implemented in a controlled environment with vegetation and obstructions, in suburban and open environments, comparing the performance of a conventional LoRa network with a LoRa Mesh network. Additionally, an empirical model based on RSSI measurements taken on the ESPOL campus is proposed, together with a statistical analysis to establish the model's gradient and contrast it with propagation models such as Cost-231 Hata and Free Space Loss (FSL).
The results showed that the LoRa Mesh network doubled the communication distance compared to the conventional LoRa network, improving stability and coverage. Likewise, an empirical propagation model with CONDITION FOR PUBLICATION OF PROJECT. gradients was obtained that better fits the actual data compared to the empirical models used as a reference.
It is concluded that the implementation of LoRa Mesh is an efficient and adaptable alternative for monitoring and control in rural areas with connectivity limitations.
Keywords: Mesh, LoRa, Gateway (GW), prototype, nodes, multi-hops, Meshtastic, multiple gradients.
Descripción:
CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. La falta de infraestructura de telecomunicaciones en zonas rurales y de difícil acceso representa un desafío significativo para el monitoreo y control de recursos en sectores productivos (acuicultura, agricultura, entre otros). Este proyecto tiene como objetivo proponer una solución alternativa mediante el desarrollo de un prototipo de red LoRa Mesh, con la premisa de que esta tecnología permite extender la cobertura y garantizar una comunicación más estable en escenarios con vegetación, edificaciones y ausencia de línea de vista.
Para el desarrollo del proyecto se utilizó un prototipo basado en microcontroladores programados con software de código abierto Meshtastic. Se implementaron pruebas en un entorno controlado con presencia de vegetación, obstrucciones, en ambientes sub-urbanos y abierto, comparando el desempeño de una red LoRa convencional frente a una red LoRa Mesh. Adicionalmente, se propone un modelo empírico basado en mediciones de RSSI tomadas en el campus de la ESPOL, conjunto con un análisis estadístico para establecer el gradiente del modelo y contrastarlo con modelos de propagación como Cost-231 Hata y Free Space Loss (FSL).
Los resultados mostraron que la red LoRa Mesh duplicó la distancia de comunicación respecto a la red LoRa convencional, mejorando la estabilidad y cobertura. Asimismo, se obtuvo un modelo de propagación emperico de múltiples gradientes que presenta un mejor ajuste a los datos reales en comparación con los modelos empíricos utilizados como referencia.
Se concluye que la implementación de LoRa Mesh constituye una alternativa eficiente y adaptable para el monitoreo y control en zonas rurales con limitaciones de conectividad.
Palabras clave: Mesh, LoRa, Gateway (GW), prototipo, nodos, multisaltos, Meshtastic, múltiples gradientes.