Master's Thesis

LoRaWAN Network Analysis and Mapping Using Embedded Infrastructure

Final Thesis 7.43 MB Appendix 14.85 MB

Author of thesis: Ing. Filip Stryk

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Reviewer: Ing. Zbyněk Fedra, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the design of a LoRaWAN GNSS tracker, intended for mapping LoRaWAN coverage. The tracker also serves as a platform for evaluating the power consumption of different LoRaWAN classes and the impact of power optimization techniques. Furthermore, a LoRaWAN gateway based on an STM32 embedded platform is proposed as an alternative to the commonly used Raspberry Pi-based gateways. The gateway design is also extensible with an optional module that transforms it into a LoRaWAN sniffer, capable of capturing and logging LoRaWAN network traffic.

Keywords:

LoRA, LoRaWAN, STM32, FreeRTOS, Raspberry Pi, Gateway, Sniffer, lwIP, Tracker

Date of defence

10.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentuje výsledky své diplomové práce. Student popisuje cíle své práce. Student popisuje blokové schéma, které použil. Ukazuje a popisuje hardware, který student navrhnul. Student popisuje třídu B a C, kde popisuje spotřebu v obou režimech. Student popisuje systém a následně ukazuje blokový diagram na, kterém je práce založena. Následně student vysvětluje sniffer, ukazuje blokové schéma a navrženou desku. Student na závěr shrnuje svojí práci, zejména popisuje přínos práce. Student odpovídá na otázky oponenta. Polák Ladislav, doc. Ing., Ph.D. se ptá, pokud by student chtěl přejít na jiné pásmo co by musel pozměnit? Student správně odpovídá. Polák Ladislav, doc. Ing., Ph.D., proč není v práci heatmapa? Student odpovídá, že je to časového důvodu. Student dále odpovídá na doplňující otázku. Urbanec Tomáš, Ing., Ph.D. se ptá na GNSS modul. Ptá se, kde je anténa. Student vysvětluje, že je tam konektor na externí anténu. Frýza Tomáš, doc. Ing., Ph.D. k čemu je I2C na trackeru? Student vysvětluje, že je to záloha pro data, ale nepoužívá to.

Language of thesis

English

Faculty

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Department

Department of Radio Electronics

Study programme

Electronics and Communication Technologies (MPC-EKT)

Composition of Committee

doc. Ing. Tomáš Frýza, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Ladislav Polák, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Tomáš Urbanec, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Patrik Kamencay, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Aleš Povalač, Ph.D.

Diplomová práce se zaměřuje především na návrh a realizaci embedded infrastruktury pro LoRaWAN. Tento odklon od původně plánované analýzy a mapování pokrytí byl konzultován a celkově koresponduje s rozsahem a náročností zvolené problematiky.

Po odborné stránce je práce velmi kvalitní. Autor navrhl a realizoval plně funkční embedded LoRaWAN gateway založenou na STM32, včetně úspěšné portace knihovny libloragw a packet forwarderu z Linuxu na FreeRTOS a lwIP. Jedná se o rozsáhlé softwarové dílo v řádu tisíců řádků kódu, vedoucí k plnohodnotné a v současnosti unikátní implementaci gatewaye.

Veškerý hardware je detailně navržen v Altium Designeru se zřejmou pečlivostí v realizaci a testování, včetně např. měření S-parametrů splitteru na VNA. Návrh hardwaru koncentrátoru považuji za velmi zdařilý. Měření spotřeby a dalších parametrů proběhlo dle zadání. Určité nedostatky v části věnované heat mapám a vizualizaci dat jsou vzhledem k rozsahu práce zejm. na hardwaru a firmwaru pochopitelné.

Z formálního hlediska je práce přehledná a dobře strukturovaná. Text místy obsahuje drobné překlepy a interpunkční nepřesnosti, které zásadně nenarušují srozumitelnost.

Celkově práci hodnotím jako nadstandardní - rozsáhlou, technicky náročnou a po stránce HW, FW i SW dokončenou. Oceňuji též studentovu publikaci LoRaWAN GNSS trackeru na konferenci Student EEICT 2025. Výsledkem je funkční embedded řešení, které odpovídá aktuálním trendům v oblasti LPWAN sítí. Points proposed by supervisor: 95

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Zbyněk Fedra, Ph.D.

Viz přiložený posudek v PDF Points proposed by reviewer: 89

Grade proposed by reviewer: B

File inserted by the reviewer Size
Posudek oponenta [.pdf] 76,88 kB

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová