I n d on e s i an   Jo u r n al   o El e c t r i c al   En gi n e e r i n g   an d   C o m p u te r   S c i e n c e   V o l .   14 ,   N o .   2 M a y   201 9 ,   pp .   834~ 842   IS S N :   2502 - 4752 ,   D O I :   10. 1 1591 / i j e e c s . v 1 4 .i 2 . pp834 - 842             834       Jou r n al   h o m e pa ge ht t p: / / i ae s c or e . c om / j our na l s / i nde x . php/ i j e e c s   Ga t e w a y   si n k   p l a c e m e n t   f o r   s e n s o r   n o d e   g r i d   d i st r i b u t i o n   i n   L o R a   sm a r t   c i t y   n e t w o r k s       N u r   A i s h ah   B t.   Za i n al ,   M o h am e d   H ad i   H ab ae b i ,   I s r ath   J a h an   C h o w d h u r y,   M d   R afi q u l   I s l am   Jam al   I .   D ao u d   E l e c t r i c a l   a nd  C o m pu t e r   E ng i ne e r i ng   D e pa r t m e n t ,   I nt e r n a t i o na l   I s l a m i c   U ni v e r s i t y   M a l a y s i a ,   M a l a y s i a       A r ti c l e   I n fo     A B S TR A C T     Ar t i c l e   h i s t or y :   R e c e i v e S e 30 ,   2 018   R e v i s e N o v   26 ,   2018   A c c e pt e D e c   8 ,   20 1 8       L o w   P o w e r   W i de   A r e a   N e t w o r k   ( L P W A N )   i s   a   t y pe   o f   w i r e l e s s   c om m uni c a t i o n e t w o r k   de s i g ne d   t o   a l l o w   l o ng   r a ng e   c o m m uni c a t i o ns   a t   a   l o w   bi t   r a t e   a m o ng   t hi ng s   ( c o nne c t e o bj e c t s ) ,   s uc a s   s e n s o r s   o pe r a t e o a   ba t t e r y .   I t   i s   a   ne w   t e c hno l o gy   t ha t   o pe r a t e s   i una ut ho r i z e s p e c t r um   w hi c de s i g ne f o r   w i r e l e s s   da t a   c o m m uni c a t i o [ 1] .   I t   i s   us e i I nt e r ne t   o f   T hi ng   ( I o T )   a ppl i c a t i o ns   a n M 2 M   c o m m uni c a t i o ns .   I t   pr o v i de s   m ul t i - y e a r   ba t t e r y   l i f e t i m e   a n i s   i n t e n de f o r   s e n s o r s   a nd  a pp l i c a t i o ns   t h a t   ne e t o   t r a n s m i t   o nl y   a   f e w   i nf o r m a t i o o v e r   l o ng   di s t a nc e s   a   f e w   t i m e s   p e r   h o ur   f r o m   di f f e r e n t   e nv i r o nm e n t s .   I o r de r   t o   ha v e   a i ns i g ht   o f   s uc l o ng  r a ng e   t e c hno l o gy ,   t hi s   pa p e r   e v a l ua t e s   t he   pe r f o r m a nc e   o f   L o R a   r a di o   l i nks   u nde r   s ha do w i ng   e f f e c t   a n r e a l i s t i c   s m a r t   c i t y   ut i l i t i e s   no de   g r i d   di s t r i b ut i o n.     S uc e nv i r o nm e n t   i s   s y no n y m o us   t o   r e s i d e n t i a l ,   i ndu s t r i a l   a n m o de r ur b a n   c e nt e r s .   T h e   f oc us   i s   t o   i nc l ude   t h e   e f f e c t   of   s ha do w i ng   o t he   r a di o   l i n ks   w hi l e   a t t e m pt i ng   t o   s t udy   t he   o pt i m um   s i nk   no de   n um be r s   a nd  t he i r   l o c a t i o ns   f o r   m a xi m um   s e ns o r   no de   c o nne c t i v i t y .   R e s ul t s   i n di c a t e   t ha t   t he   us u a l   unr e a l i s t i c   r a n do m   no de   d i s t r i bu t i o do e s   no t   r e f l e c t   a c t ua l   r e a l - l i f e   s c e n a r i o   w he r e   m a ny   of   t he   t h e s e   s e ns i ng   no de s   f o l l o w   t h e   ut i l i t i e s   i nf r a s t r uc t u r e   a r o und  t he   c i t y   ( e . g . ,   s t r e e t   l i g ht   po s t s ,   w a t e r   a nd  g a s   d e l i v e r y   pi pe s , …e t c ) .   T he   s y s t e m   i s   e v a l u a t e i n   t e r m s   o f   c o nne c t i v i t y   a nd  pa c ke t   l o s s   r a t i o .   Ke y w or ds :   E n e rgy   s e c ur i t y   G r i d i s t ri b ut i o n   L oR a   S i nk  p l a c e m e n t   S m a r t   c i t y   C opy r i gh t   ©   201 9   I n s t i t ut e   o f   A dv anc e E ng i ne e r i ng   and   S c i e nc e .     A l l   r i gh t s   r e s e r v e d .   Cor r e s pon di n g   Au t h or :   M o h a m e d   H a di   H a b a e b i ,     D e pa rt m e n t   o f   E l e c t ri c a l   a nd  Co m p ut e r   E n g i n e e r i ng,   Int e rna t i o na l   Is l a m i c   U n i v e r s i t y   M a l a y s i a ,   J a l a G o b m a k,   K ua l a   L um pu r,   W P ,   53100 ,   M a l a y s i a .   E m a i l :   h a b a e b i @ i i um . e du. m y       1.   I N TR O D U C TI O N     In   t h e   l a t e   1980s   a n mid - 1990s ,   t h e r e   w e r e   i de n t i c a l   t o po l o gi e s   a n s y s t e m   s t ruc t u r e s ,   y e t   t h e y   w e r e   n o t   c a l l e L P W A N s .   T h e y   a r e   t h e   f o r e r u nn e r s   t o   t h i s   de v e l o pm e n t .   W i t t h e   de v e l o pm e n t   o f   s c i e n c e   a n t e c hn o l o gi e s ,   pe o pl e   a r e   be i n e xpo s e t t h e   b e n e f i t   of  us i n i n t e rn e t .   W i t h   i nt e rn e t ,   l i f e   ge t t i n e a s i e r .   P e o pl e   c a n   e a s i l y   g e t   i n   t o uc h   e v e n   t h o ugh   t h e y   a r e   n o t   i n   t h e   s a m e   pl a c e .   In   a ddi t i o n,   t h e y   w a n t   t h e   s e r v i c e   w i t h   l o w   pow e r   c o n s um p t i o n   b ut   g r e a t e r   c o nn e c t i o n s .   T h e   ne w   w i r e l e s s   t e c hn o l o gi e s   h a v e   b e e n   p r o duc e b y   t h e   na m e   L ow   P ow e r   W i de   A r e a   (L P W A ),   w i t h   t h e   s pe c i a l   c h a ra c t e ri s t i c s   t ha t   s ui t a b l e   fo r   t h e   i m p l e m e nt a t i o n   o f   I o T   a ppl i c a t i o n s   w h i c h   a l s o   i n c l u de   a   s i m pl i f i e n e t w o r t o po l o g y ,   pow e r   o pt i m i z e r a d i o   n e t w o r k,   f r a m e   s i z e s   t ra n s m i t t e s e v e r a l   t i m e s   i n   a   d a y   a t   ul t ra - l o w   s p e e ds   a n d   ups t r e a m   c o m m u ni c a t i o m o de l   t h a t   e na b l e   t h e   e n d - de v i c e s   t o   s t a y   i n   l o w   e n e r gy   m o de [2] W i t h   t h i s   s e t t i n g ,   i t   e na b l e s   a   ra n ge   o ki l o m e t e r s   w i t h   l o nge r   b a t t e r y   l i f e ;   w h i c h   up  t o   t e n   y e a r s   of   o pe r a t i o n ,   l o w   c o s t   de v i c e s   w i t h   pl a i n   b ut   s c a l a b l e   de pl oy m e n t s   a n t hi n   f o un da t i o n .   T h e   L P W A   fe a t ur e s ,   m a ke s   i t   po s s i b l e   fo r   Io T   t o   f un c t i o n   w e l l   w i t h   o n l y   us e   a   v e r y   l ow   b i t - r a t e   o f   da t a   f o r   r e po rt i n g   a n d   do e s   n o t   n e e f r e que n t   c ha n ge s   o f   t h e   b a t t e r i e s   b e c a us e   of   t h e   l o w - p ow e r e f e a t ur e s   o f   t h e   L P W A [2] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       G at e w ay   s i nk   p l ac e m e n t   f or   s e ns or   no de   gr i d   di s t r i bu t i on   i L oR s m ar t   c i t y   ( Nur   A i s ha B t .   Z a i nal )   835   T h e   t o pi c   i s   c o n c e rn   a b o ut   t h e   pe r f o r m a n c e   o f   L oR a   (L o n R a n ge R a di o   L i n w h i c h   i s   o n e   o f   t h e   L P W A   t e c h n o l o gi e s   w h i c h   p r o m i s i n w i de   a r e a   f o r   Io T   t e c hn o l o gi e s   t ha t   w a s   pr o po s e by   S e m t e c h   c o m pa n y   a n l a t e r   b e i n p r o m o t e by   t h e   L o R a   A l l i a nc e .   L oR a   us e c h i r m o dul a t i o n   t e c hn o l o g y ,     w h i c h   a l l o w i n f o r   l o n r a nge   t r a n s m i s s i o n   w i t h   l o w   pow e r   a n l o w   c o s t   f o r   de s i gn i ng.   T hi s   c a n   b e   a c h i e v e d   by   us i n t h e   s pr e a s pe c t r um   t e c hn i q ue   a c c o m m o da t i ng  s e ve r a l   de v i c e s   i n   a   c ha nn e l .   T h e   t e rm e L oR a W a n   ha s   b e e n   de f i n e a s   t h e   hi g h e r   l a y e r s   a nd  s y s t e m   a r c h i t e c t ure   o n   t o t h e   L o R a   ph y s i c a l   l a y e r s .   W i t a l l   t h e s e   a t t ri b ut e s ,   i t   m a ke s   L o R a   s ui t a b l e   t o   b e   us e f o r   Io T   [3] .   T h e   o bj e c t i v e   of   t h i s   pa pe r   i s   t o   e v a l ua t e   t h e   pe r f o r m a n c e   of   L oR a   s ha do w e r a d i o   l i n ks ,   t y pi c a l   i ur b a n   a n s e m i   u r b a n   c e n t e r s ,   t o ge t h e r   w i t h   n o de   g r i d i s t ri b ut i o n   a n o pt i m a l   s i n k   n o de   pl a c e m e nt   us i n g   m e a s u r e s   of   c o n n e c t i v i t y   a n p a c ke t   l o s s   r a t i o s .   T h e   pa pe i s   o r ga ni z e a s   f o l l ow s .   S e c t i o n   2   i nt r o duc e s   a   r e v i e w   o t h e   o pe n   l i t e ra t u r e .   S e c t i o n   3   di s c us s e s   t h e   r e s e a r c h   m e t h o do l o g y .   S e c t i o n   4   pr e s e n t s   t h e   r e s ul t s   a n di s c us s i o n   a nd  t h e   p a pe r   i c o n c l ude d   i S e c t i o 5 .       2.   R ES EA R C H   M ET H O D   M i c r o c h i p   T e c hn o l o g y   In c . ,   w h i c h   i s   o ut s t a n d i n a s   a   m a i s upp l i e r   o f   m i c r o c o n t r o l l e r,     m i xe d - s i g na l ,   a na l o a s   w e l l   a s   F l a sh - IP   s o l ut i o n s ,   r e po rt e t h e   f i r s t   i n   a   p r o gr e s s i o n   o f   m o dul e s   fo r   t h e   L oR a   r e m o t e   s y s t e m s   a dm i ni s t ra t i o n   s t a n d a r d .   It   e m po w e r s   In t e rn e t   o f   T h i n gs   (Io T a n M a c hi n e - to - M a c h i n e   (M 2M c o r r e s po n de n c e   w i t h   a   ra n ge   m o r e   t h a 10 m i l e s   (fo r u ra l   c o n di t i o n ) ,   l o n g e r   b a t t e r y   l i f e   w h i c h   a b o ut   m o r e   n o t e w o r t h y   t h a n   10  y e a r s ,   a n t h e   a b i l i t y   t o   a s s oc i a t e   a   g r e a t   m a n y   r e m o t e   s e n s o r   h ub s   t o   L oR a W A N   ga t e w a y s .   [4]  L oR a   (L o n R a n ge i s   a   m o dul a t i o n   t e c hni qu e   t h e   gi v e s   a   n o t a b l e   l o n ge r   ra n ge .   It   i s   b a s e o n   s pr e a d - s pe c t r u m   t e c hni que s   a n d i f f e r e n c e s   of   t h e   c hi r s pr e a s pe c t r u m   (CS S a n i n c o r po ra t e w i t h   F o r w a r E rr o r   Co rr e c t i o n   (F E C) .   L o R a   ut i l i z e s   w h o l e   c h a nn e l   d a t a   t r a n s f e r   c a pa c i t y   t o   t r a n s m i t   t h e   da t a ,   w h i c m a ke   i t   s t r o n t o   c h a nn e l   n o i s e   a n d   i n s e n s i t i v e   t o   f r e que n c y   of f s e t s .   L i ke w i s e ,   i t   c a de m o dul a t e   s i g n a l s   19 . 5dB   u n de rn e a t t h e   n o i s e   f l oo r ,   w hi l e   m o s t   r e gul a F r e que n c y   S h i f t   K e y i n (F S K f ra m e w o r ks   r e qui r e   a   s i g na l   e n e r gy   of   be t w e e n   8dB   t o   10dB   ove r   t h e   n o i s e   f l oo r   i n   o r de t o   de m o dul a t e   e ffe c t i ve l y .     T h i s   m o dul a t i o n   i s   t h e   p h y s i c a l   l a y e r   w h i c h,   i t   c a n   b e   ut i l i z e by   di f fe r e n t   p r o t o c o l   a r c h i t e c t u r e s .   [5]   L oR a W A N   i s   a   M e di um   A c c e s s   C o n t r o l   (M A C)  p r o t o c o l   f or   a   hi g h   c a pa c i t y   t h a t   t h e   L o R a   A l l i a n c e   i s   s t a n d a r di z e f o r   L ow   P ow e r   W i de   A r e a   N e t w o r (L P W A N ).   T h i s   p r o t o c o l   i s   o pt i m i z e f o r   l ow   c os t   b a t t e r y   w o r ke s e n s o r s   a n i n c o r po ra t e s   di s t i n c t i v e   c l a s s e s   of   n o de s   t o   o pt i m i z e   t h e   t ra de - o ff   be t w e e n   b a t t e r y   l i f e   a nd  n e t w o r l a t e n c y .   T h e   a r c h i t e c t u r e   o f   t h i s   p r o t o c o l   w a s   e xpe c t e t o   e ffo r t l e s s l y   f i n a n t r a c po r t a b l e   ob j e c t s   f o r   a s s e t   t r a c ki ng.   It   i s   o n e   o f   t h e   qui c ke s t   de v e l o pi n g   a pp l i c a t i o n s   f o r   t h e   I n t e rn e t   o f   T hi n gs   (Io T ) .   T h e   L oR a   ga t e w a y s   ut i l i z e l o n ra n ge   s t a r   n e t w o r t o po l o g y   a n b e i ng  us e i n   a   L o R a W A N   f r a m e w o r (s e e   F i gur e   1) .   D ue   t o   t h e   o f   pr o pe r t i e s   o f   L oR a ,   t h e   f ra m e w o r a r e   m ul t i - m o de m   h a n ds e t s ,   m ul t i - c h a nn e l   a n r e a dy   t o   de m o dul a t e   o n   d i f f e r e n t   c h a nn e l s   s i m ul t a ne o us l y   a n d   de m o dul a t e   v a ri o us   s i g n a l s   o n   t h e   i n di s t i n gu i s h a b l e   c h a nn e l   i n   t h e   m e a n t i m e .   T h e   e n d po i nt   ut i l i z e s   di s t i n c t i v e   ra di o   f r e que n c y   w i t h   t h e   ge t a w a y s   t o   p e r m i t   hi g h   l i m i t   a n e xe c ut e   a s   a   s t ra i g h t f o r w a r e xt e n s i o n   ha n d i n g - o f f   m e s s a ge s   be t w e e n   t h e   e n d - g a dge t s   a n a   c e nt r a l   s y s t e m   s e r v e r .   E n d - g a dge t s   ut i l i z e   a   h o r e m o t e   c o r r e s po n de n c e   t o   t h e   po r t a l s   w h i l e   ga t e w a y s   a s s oc i a t e w i t h   t h e   s y s t e m   s e r v e r   t hr o ugh   s t a n d a r I nt e rn e t   P r o t o c o l   (IP a s s o c i a t i o n s .     T h e   po r t a l   ha s   num e r o us   a da p t a t i o n s   a n i t   i s   r e l y i n upo n   t h e   us e   l i m i t   a nd  c ov e t e e s t a b l i s hm e nt   a r e a     (e . g. :   t o w e r   v e r s us   h o m e )[5].           F i gu r e   1 .   T h e   a r c hi t e c t u r e   o f   L oR a   w h i c i n c l u de   t hr e e   d i s s i m i l a r   de v i c e s   [6]   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 M a y   201 :     834    8 42   836   1)   L oR a W a n   A i r   I n t e r f a c e   L oR a   A l l i a n c e   h a s   r e l e a s e t h e   a i i nt e r f a c e   s pe c i f i c   do c um e nt ,   w h i c a r e     a)   L oR a W A N   a i r   i n t e r f a c e   v 1. 0. 0   b)   L oR a W A N   a i r   i n t e r f a c e   v 1. 0. 1   c)   L oR a W A N   a i r   i n t e r f a c e   v 1. (t o   b e   a nn o u n c e s o o n )   W i t h   t h e   de v e l o pm e n t   o f   L o R a W A N   a i r   i nt e r f a c e   s pe c i f i c a t i o n ,   t h e   l e v e l   of   s e c ur i t y   a n p ri v a c y   h a s   gua r a nt e e d.   T h e   a ppl i c a t i o n   p r o v i de r   i s   s o l e l y   r e s po n s i b l e   for   t h e   e n c r y pt i o n   o f   t h e   e n t i r e   a pp l i c a t i o n   pa y l o a d   us i n t h e   A E S 12 A pp l i c a t i o S e s s i o n   K e y .   W i t t hi s   f e a t u r e ,   i t   c o n f i r m s   t h e   s e c uri t y   of   t h e   p a y l o a d.     N e xt ,   32b i t   s i g na t u r e   ha s   b e e n   a dde w hi c r e s ul t   i n   c o m pu t e t h e   e nt i r e   f ra m e   b y   us i n a   N e t w o r s e s s i o n   ke y .   T h i s   a t t r i b ut e   g ua ra n t e e s   t h e   o r i g i n a l i t y   of   t h e   de v i c e s   a n d   t h e   f r a m e   c a nn o t   e a s i l y   m o di fy   [7].   T h e   s e c ur i t y   o n   t h e   a i r   do e s   n o t   a s s ur e   w h e t h e r   t h e   n e t w o r s e r v e r   c a n   e a s i l y   be   h a c ke o r   t h e   de v i c e   i s   a nt i - t e m pe r .   I n   o r de r   t o   ge t   a n   a nt i - t e m pe r   de v i c e ,   a   h a rdw a r e   s e c ur e   e l e m e nt   m us t   us e   t o   s t o r e   a n d   de r i v e   t h e   ke y s .   In   a d d i t i o n,   t o   i m pl e m e n t   t h e   c r y pt o gr a p h i c   f un c t i o n s   i t h e   n e t w o r s e r v e r ,   i t   i s   a dv i s a b l e   t us e   a   H a r dw a r e   K e y   M a na ge m e n t   s y s t e m   [7] .     2)   L o n R a n ge   a nd  S ha do w i n E f f e c t   T h e   L oR a W A N   c o m m u n i c a t i o n   i s   e xpe c t e t c ov e r   l o n ge r   di s t a n c e s ;   h e n c e ,   f r a m e s   c a n   b e   l o s t   due   t o   pr o pa g a t i o n   l o s e s ,   a nd  s o m e   p h y s i c a l   ph e n o m e n o n   s uc a s   s h a do w i n e ff e c t ,   r e f l e c t i o n ,   a n s c a t t e r i n g .     A l l   o f   t h i s   n e e t o   be   t a ke n   i nt o   a c c o un t   w h e n e v e r   w e   d o   t h e   s i m ul a t i o n   b e c a us e   t h e r e   i s   n o   pe r f e c t   t hi n gs   i n   r e a l   l i f e .   S h a do w i n i s   t h e   e ff e c t   t ha t   t h e   r e c e i v e d   s i gna l   po w e r   v a r i e s   due   t o   ob j e c t s   b l o c ki n t h e   pr o pa g a t i o n   pa t h   b e t w e e n   t ra n s m i t t e r   a nd  r e c e i ve r .   T h e s e   va r i a t i o n s   a r e   e xpe r i e n c e   o n   l o c a l - m e a n   po w e r s ,   t h a t   i s ,   s h o rt - t e rm   a v e ra ge s   t o   r e m o v e   v a r i a t i o n s   d ue   t o   m u l t i p a t f a di n g .   T h e   s h a d o w i n g   e ff e c t   i s   n e e de i n   o ur   c a l c ul a t i o n   s o   t ha t   w e   c a e m ul a t e   r e a l - l i f e   s y s t e m   pe r f o r m a n c e   a nd  w e   c a n   p r e d i c t   w ha t   w i l l   h a ppe i t h e   f ut u r e   a nd  f i n d   a   s o l ut i o n   f o r   i t .   S i n c e   w i de   c ov e r a ge   i s   o n e   o f   t h e   c r uc i a l   r e qui r e m e n t s   f o r   t h e   L P W A N   n e t w o r ks ,   P e t ä j ä j ä r v i   e t . a l   (2015)  c o n duc t e a   s t udy   us i n r e a l - l i f e   m e a s u r e m e nt s   t o   s e e   t h e   c ove r a ge   o f   t h e   L oR a   t e c h n o l o g y   [8].     T h e m   t a k i n t h e   m e a s u r e m e n t s   us i n t h e   L oR a M o t e   a n K e rl i n k’s   L o R a   Io T   a s   t h e   b a s e   s t a t i o n .   T h e   n o de s   w e r e   pl a c e i n   t w o   di ff e r e n t   l o c a t i o n s   w h i c h   a r e   o n   t h e   r o of - r a c o f   a   c a r   (f o r   t h e   m o b i l e   n o de   t h a t   m o v i n g   ov e r   t h e   gr o u n d)  a n a t   t h e   ra di o   m a s t   o f   a   bo a t   (fo r   t h e   m o bi l e   n o de   t h a t   pl a c e o n   t h e   s e a ).   T h e   b a s e   s t a t i o w a s   pl a c e o t h e   a n t e nna   t o w e r   o t h e   r o of   of   t h e   U n i v e r s i t y   of   O ul a t   t h e   h e i g ht   24 m   o v e r   t h e   s e a   l e v e l .     T h e   L oR a   n o de   w a s   c o n f i gur e t o   pa s s   o n   t h e   m a x i m um   s i gna l   s p r e a d i n f a c t o r   t o   ob t a i n   t h e   m a x i m u m   ra n ge .   T h e   T ra n s m i t   P o w e r   (T P w a s   s e t   t o   14  d B m   (25  m W ) .   T h e   r e s ul t   s h o w s   t h a t ,   t h e   p a c ke t   r e c e i v e f r o m   a   n o de   t h a t   p l a c e a t   s e a   a r e   hi g h e r   t ha n o de   pl a c e a t   t h e   g r o u n d .   A s   t h e   ra n ge   i n c r e a s e   up  t 10 - 15k m ,   f o r   t h e   m o b i l e   n o de   pl a c e o n   t h e   gr o u n d ,   t h e   pa c ke t   l o s t   r a t i o   i s   74%,   w h i l e ,   f o r   t h e   m o b i l e   n o de   pl a c e o n   t h e   s e a ,   a s   t h e   ra n ge   i n c r e a s e   up  t o   15 - 30km ,   t h e   pa c ke t   l o s t   r a t i o   i s   38%.   T hi s   i s   due   t o   l i n e   of  s i g h t   b l o c ka de   by   s o m e   ob s t a c l e s   a n i n t e r f e r e n c e   f r o m   o t he r   r a di o   s y s t e m s .   T h e   pl a c e m e n t   o f   b a s e   s t a t i o n e e ds   t o   b e   s t udi e t h o r o ug h l y   t o   i de n t i f y   t h e   e xa c t   po i n t   t ha t   w i l l   gi v e   t h e   g r e a t e t hr o ug h p ut .   In   a n o t h e r   s t u dy   [9],   a   l o n r a nge   e xpe r i m e nt   w a s   c o n duc t e t o   e v a l ua t e   t h e   r e s ul t   o f   o ut doo r   ra n ge   t e s t   e s t i m a t i o n   f o r   L P W A .   T h e   r e s ul t   s h o w s   t h a t   o n e   o f   t h e   L P W A   b a s e   s t a t i o pl a c e a t   47 m   a b o ve   s e a   l e v e l   o n   T hr e e   R oc M o un t a i n   i n   D ub l i c a po t e n t i a l l y   s e r v e   a   c ove r a ge   a r e a   o f   1380  s qu a r e   km s   w i t h i a e n t i r e   e s t i m a t e a r e a   o f   ov e r   3, 800  s qu a r e   km s .   A   s uc c e s s f u l   r e a l   w o r l r a n ge   e v a l ua t i o n   o f   25  km   t e s t   l i n k   o pe r a t i o n   b e t w e e n   a   14dB m   L P W A   c l i e nt   t e s t   a nd  a   b a s e   s t a t i o n   p r o v i de s   o ut c o m e   r e pr e s e nt i ng  a   r e c e i v e d   SNR   c o n s i s t e n t l y   e xc e e di n 20dB   o ve r   t h i s   t e s t   l i nk  di s t a nc e .   A ga i n ,   t h e   c ov e r a ge   ov e r   w a t e r   i s   h i g h e r   i c o n t ra s t   w i t h   t h e   c ove r a ge   o ve r   t h e   g r o und.   T h e   o ut c o m e   s h o w s   t h a t   S N R   e xc e e ds   20   dB ,   w h i c h   i s   a e xc e l l e n t   pe r f o r m a n c e   a s   ge n e ra l l y ,   a   s i gna l   w i t h   a n   S N R   v a l ue   of  20  dB   o r   m o r e   i s   r e c o m m e n de f o r     da t a   n e t w o r ks .   H ow e ve r ,   i b o t h   s t ud i e s   pl a c e m e nt   o f   s e n s o r   n o de s   w a s   a t   ra n do m   ra t h e r   t ha n   s y s t e m a t i c a l l y   pa t t e rn e d .   T hi s   pl a c e m e nt   m a y b e   s ui t a b l e   fo r   i ndo o r   s e n s o r   di s t r i b ut i o n   b ut   n o t   f i t   t o   r e p r e s e n t   t h e   c i t y   c e n t e ut i l i t y   c o m pa ni e s ’  i n f ra s t r uc t u r e   s uc h   a s :   e l e c t ri c i t y   l a m b   po s t s ,   w a t e r   a n ga s   de l i v e r y   pi pe   l i n e s ,   e t c .     H e n c e ,   o ur   w o r l oo ks   a t   t h e   s y s t e m a t i c   gr i d i s t r i b ut i o n   o t h e s e   o ut doo r   n o de s   a n t h e   di l e m m a   o f i n d i n a   s uff i c i e n t   num b e o f   s i n k   n o de s   (ga t e w a y s t o   pr o v i de   c o n n e c t i v i t y .       3.   M ET H O D O L O G Y   In  t hi s   s e c t i o n ,   t h e   de s i g n   o f   t h e   L o R a   s e n s o r   s i m u l a t o r   w i l l   b e   di s c us s e i de t a i l e a n t h e   c o m pa ri s o n   of   t h e   c h a n ge s   t h a t   ha b e e n   m a de   w i t h   t h e   e xi s t i ng  m o de l   w i l l   b e   h i g h l i g h t e d.   T h e   e xi s t i n s i m ul a t o r   t ha t   w e   us e w a s   c r e a t e by   Bo r   e t .   a l   [9] .   O t h e r   s i m ul a t o r s   w e r e   r e po rt e i n   [ 12] [14] .   A t   f i r s t ,   w e   ha m a de   a   s e ve r a l   c h a nge s   t o   t h e   s i m ul a t o r.   T o   ge t   t h e   r e a l   l i f e   s i t ua t i o n   r e s ul t ,   w e   fo l l ow   t h e   pr o pa ga t i o m o de l   de duc e f r o m   m e a s u r e m e n t s   i n   [8]  due   t o   i t s   r e a l i s t i c   r e p r e s e n t a t i o n   o f   r e a l - l i f e   a ppl i c a t i o n   s c e na ri o   i a   m o de rn   u r b a n   c e nt e r,   a s   s h o w n   i n   T a b l e   1   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       G at e w ay   s i nk   p l ac e m e n t   f or   s e ns or   no de   gr i d   di s t r i bu t i on   i L oR s m ar t   c i t y   ( Nur   A i s ha B t .   Z a i nal )   837   T a b l e   1 .   P r o pa g a t i o n   M o de l s   C ha r a c t e r i s i t c s   Re f .   N o .   P a t h   l o s s   e x p o n e n t   ( n )   S h a d o w   f a d i n g ,   σ S F   M e a n   p a t h   l o s s ,   L p l (d 0 )   [8 ]   2 . 3 2   7 . 8 d B   1 2 8 . 9 5   [9 ]   2 . 0 8   -   1 2 7 . 4 1       T h e   L o R a   pur po s e   b ui l t   s i m u l a t i o t o o l   c a pt u r e s   t h e   s pe c i f i c   L oR a   l i nk  b e h a v i o a nd  e n a b l e s   e v a l ua t i o n   o f   l a r ge - s c a l e   L oR a   n e t w o r ks .   T h e   c h a n ge s   w i l l   be   di s c us s e b e l ow   i n   T a b l e   2.   F o r   t hi s   s t udy ,     w e   w a n t   t o   i de n t i fy   t h e   n um b e r   o f   r e qui r e s i nk  n o de   ga t e w a y s   t o   pr o v i de   c o n n e c t i v i t y   fo r   a   g r i s e n s o r   n o de   di s t r i b ut i o n   i n   a   t y pi c a l   r e s i de n t i a l   c i t y   a r e a .   F u rt h e r m o re ,   w e   w o ul l i ke   t o   i n v e s t i ga t e   t h e   e ff e c t   o s h a do w i n o t h e   l i n ks   w h i l e   do i n g   s o   t o   m a ke   o ur   s i m u l a t i o n   m o r e   r e a l i s t i c .   H e n c e ,   t h e   pe r f o r m a n c e   m e t ri c   w o ul b e   t h e   pe r c e n t a ge s   o f   l o s t   pa c ke t s   a n c o nn e c t e n o de s   i n   t h e   n e t w o r k.   F u rt h e r m o r e ,   w e   h a v e   f o l l ow e d   t h e   fo ur   e xpe r i m e nt s   do n e   i n   [8]  by   c h a ngi n t h e   s e t t i ng  pa ra m e t e r s   fo r   t h e   a i r   i nt e r f a c e   a c c o r di n t o   T a b l e   b e l ow .   N o de s   a r e   p l a c e e qua l l y - di s t a n t   a r o u n t h e   s i nk  s uc h   t h a t   a l l   n o de s   c a n   r e a c h   t h e   s i nk  w i t t h e   pr e a rra n ge d   s e t t i n g   S N   i f   s ha do w i n e f fe c t   i s   n o t   i n c l ud e d.   T h e   t hr e e   t ra n s m i t t e c o n gu r a t i o n s   S N 1,     S N a n d   S N a r e   g i v e n   i n   T a b l e   3 .   In   a l l   s e t t i ngs ,   i t   i s   b e i n i m a gi n e t h a t   a   2 0 - by t e   pa c ke t   i s   b e i n s e n t   b y   e a c h   n o de   e ve r y   16. 7m i r e p r e s e n t i n a   r e a l i s t i c   a ppl i c a t i o n .   T h e   c h o s e n   s e t t i ng  fo r   S N i s   t h e   m o s t   r o b us t   L oR a   t ra n s m i t t e r   s e t t i ngs   w h i c h   l e a ds   t o   t r a n s m i s s i o n s   w i t h   t h e   l o n ge s t   po s s i b l e   a i r t i m e   o f   1712. 13 m s ,   w i t S N 2;   t h e   t ra n s m i s s i o s e t t i n l e a ds   t o   t h e   s h o rt e s t   a i r t i m e   o f   7. 07m s   a n d   w i t h   S N t h e   c h o s e n   s e t t i n g   i s   t h e   o n e   w h i c h   i s   us e b y   c o m m o n   L o R a W A N   de pl oy m e n t s   [8] .   In   o r de r   t o   e v a l ua t e   t h e   i n s t a nt a n e o us   a s   w e l l   a s   t h e   c um ul a t i v e   e f fe c t s   of   s h a do w i n o t h e   a i i n t e r f a c e ,   s e ve r a l   c ha n ge s   w e r e   m a de   t o   t h e   s i m ul a t o r .   A   c r e di b l e   m e a s u r e m e n t   c a m p a i g w a s   c o n duc t e   i n   [8]   i n   a   m o de rn   c o s m o po l i t a n   u r b a n   e n v i r o nm e nt .   H e n c e ,   t h e i r   s e t t i ngs   w e r e   i m p l e m e n t e i t h e   s i m u l a t o r .   T h e   t a b l e   b e l ow   s h ow s   t h e   a l t e ra t i o n s   m a de   t o   t h e   s i m ul a t o r.       T a b l e   2 .   C ha n ge s   o f   S o m e   F fe a t ur e s   o f   t h e   S i m ul a t o r   N o .   E x i s t i n g   s i m u l a t i o n   (b y   p a p e r   [9 ])   A l t e ra t i o n   J u s t i f i c a t i o n   1.   N u m b e o f   N o d e s   i s   i n p u t t e d   b y   t h e   u s e r   A   n e w   c o d e   w a s   a d d e d   t o   c o n t r o l   n u m b e o N o d e s   w h e r e   m a x .   n u m b e o f   n o d e s   i s   s e t   t o   140.   F o e x p e ri m e n t a l   p u r p o s e   a s   t h e   s y s t e m   c a n n o t   s u p p o rt   h i g h e n u m b e r   u s e r s   a s   re s u l t s   i n d i c a t e .   2.   T h i s   p a p e h a s   s e t   t h e   m i n i m u m   s e n s i t i v i t y   a c c o rd i n g   t o   t h e   t a b l e   i n   r e f .   [9 ] .   T h e   s e n s i t i v i t y   l e v e l s   w e r e   m o d i f i e d   a c c o r d i n g   t h e   m o d e l   i n   [8 ] .   Re fe rri n g   t o   r e f e r e n c e   [8 ],   t h e   e x p e ri m e n t s   w a s   c o n d u c t e d   i n   a   m o d e r n   c o s m o p o l i t a n   u rb a n   e n v i r o n m e n t   r e p r e s e n t i n g   a   t y p i c a l   c i t y   s e t t i n g .   3.   P a t h   l o s s   c o m p o n e n t   w a s   c o n s i d e r e d   o n l y .   N o   s h a d o w i n g   e ffe c t   w a s   s t u d i e d .   T h e   s h a d o w i n g   e ffe c t   c o d e   w a s   a d d e d   t o   t h e   s i m u l a t o w i t h   i n p u t   p a ra m e t e r s   d e r i v e d   f r o m   [8 ].   A d d i n g   t h e   s h a d o w i n g   e ffe c t   w i l l   g i v e   t h e   r e a l i s t i c   o u t p u t   w i t h   r e g a rd s   t o   t h e   e n v i r o n m e n t .   4.   T h e   b a s e   s t a t i o n   (o s i n k c o v e ra g e   ra d i u s   (d i s t a n c e w a s   v e r y   s m a l l   a n d   n o d e s   w e r e   s c a t t e r e d   ra n d o m l y .   T h e   n o d e   d i s t r i b u t i o n   c o d e   w a s   c h a n g e d   t o   a c c o m m o d a t e   a   n e w   g ri d   d i s t ri b u t i o n   o s t ra i g h t   l i n e   ro a d s   re p r e s e n t i n g   t y p i c a l   u t i l i t i e s   d i s t ri b u t i o n   i n   re s i d e n t i a l   a re a   w i t h   5 0 m   s e p a ra t i o n   d i s t a n c e .   A t y p i c a l   u t i l i t i e s   d i s t ri b u t i o n   s u c h   a s   l a m p - p o s t s ,   g a z   l i n e s ,   a n d   w a t e r   p i p e s   u s e s   s i m i l a r   g ri d   d i s t r i b u t i o n   ra t h e t h a n   ra n d o m   d i s t r i b u t i o n   e s p e c i a l l y   i n   a   c i t y   e n v i r o n m e n t .   5.   T h e   a x e s   s e t   w a s   s m a l l   f o l l o w i n g   t h e   c o v e ra g e   ra d i u s .   T h e   d i s t a n c e   c o v e ra g e   i s   c h a n g e d   t o   2 k m   fo r   x - a x i s   a n d   y - a x i s   t o   a c c o m m o d a t e   t h e   n e w   p ro p a g a t i o n   m o d e l .   S i n c e   L o Ra   t e c h n o l o g y   p ro m i s e d   t o   c o v e a   w i d e   a re a ,   h e n c e ,   w e   i n c r e a s e   t h e   d i s t a n c e ,   s o   i t   i m p l i e s   t o   t h e   o b j e c t i v e .       T o   de s c r i b e   t h e   pa t h   l o s s   m o de l   i a   b ui l t   u a r e a ,   t h e   l o g - d i s t a n c e   s h a do w i n p a t l o s s   m o de l   w a s   c h o s e n   b e c a us e   i t   i s   c o m m o n l y   u s e i n   f r e e   s pa c e   a r e a .   It   m a t c h e s   w i t h   L o R a   e n v i r o nm e nt   w h e r e   L oR a   t e c hn o l o g y   c l a i m e t o   b e   us e i n   b ui l t - up   u r b a n   a r e a s ,   f r e e   s pa c e   a n l a r ge r   s ub u r b a n   a r e a s .   B e l ow   i s   t h e   l o g - di s t a n c e   p a t l o s s   s h a do w i n g   e qua t i o n:     L pl (d)  =   L pl (d0)   +   10 nl o (d/ d 0)  +   σ S F     w h e r e ,   L pl (d)  i s   t h e   pa t l o s s   i dB ,   L pl (d 0)  i s   t h e   m e a pa t l o s s   a t   t h e   r e f e r e n c e   di s t a n c e   d0,   n   i s   t h e   pa t h   l o s s   e xpo n e n t ,   σ S F   ~   N   (0;   σ 2)  i s   t h e   n o rm a l   d i s t r i b ut i o n   w i t h   z e r o   m e a n,   σ i s   t h e   v a r i a n c e   t o   a c c o un t   f o r   s h a do w i n e f fe c t   [8] [10] [ 11] [13 ] [15] .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 M a y   201 :     834    8 42   838   T h e   s y s t e m   s i m ul a t i o n   m o de l   w o r ks   a s   f o l l ow s .   F i r s t l y ,   s e ve n   t e s t s   ha v e   be e n   c o n duc t e us i n t h e   s a m e   s e t t i n g   w i t h   di f f e r i n t h e   num b e r   o f   s i n ks   i e v e r y   r u n.   T h e   n o de s   w e r e   a rra n ge l i ke   a   s t ra i g h t   l i n e   r o a d .   T h e   di s t a n c e   be t w e e n   t h e   n o de s   i n   a   r o a i s   50 m ,   w h i l e   t h e   di s t a n c e   b e t w e e n   t h e   r o a ds   i s   135 m .     S e e   F i gur e s   5   t hr o ug 11   f o r   pl a c e m e nt   o f   n o de s   t hr o ug h o ut   t h e   e xpe ri m e n t s .     In   t h e   r s t   s e t   of   e xpe r i m e n t s   w e   e v a l ua t e   t h e   s t a nda r c a p a c i t y   of   L o R a   us i n a   s i m p l e   s e t up  w h e r e   N   n o de s   t r a n s m i t   t o   o n e   s i n k.   I n   t h e s e   e xpe r i m e n t s ,   s t a n d a r d i z e t r a n s m i t t e r   c o n gura t i o n   s e t   S N   =   { T P ,   CF ,   S F ,   B W ,   CR }   w i l l   b e   us e (s e e   T a b l e   f o r   d e f i n i t i o o f   a i r   i nt e r f a c e   pa ra m e t e r s ).       T a b l e   3 .   E xpe r i m e nt ’s   S e t   o f   P a r a m e t e r s   P a ra m e t e r   S N 1   S N 2   S N 3   S p r e a d i n g   F a c t o r   12   6   12   Ca rri e r   F r e q u e n c y   868   868   868   T ra n s m i t   P o w e r   14   14   14   Ba n d w i d t h   125   500   125   Co d i n g   Ra t e   4 / 8   4 / 5   4 / 5           F i gu r e   2 .   T h e   n u m b e r   o f   s i n i s   1 ,   a n d   t h e   n u m b e r   o f   n o de s   a r e   14 0           F i gu r e   3 .   T h e   n u m b e r   o f   s i n i s   2 ,   a n d   t h e   n u m b e r   o f   n o de s   a r e   14 0           F i gu r e   4 .   T h e   n u m b e r   o f   s i n i s   3 ,   a n d   t h e   n u m b e r   o f   n o de s   a r e   14 0           F i gu r e   5 .   T h e   n u m b e r   o f   s i n i s   4 ,   a n d   t h e   n u m b e r   o f   n o de s   a r e   14 0           F i gu r e   6 .   T h e   n u m b e r   o f   s i n i s   6 ,   a n d   t h e   n u m b e r   of   n o de s   a r e   14 0       F i gu r e   7 .   T h e   n u m b e r   o f   s i n i s   8 ,   a n d   t h e   n u m b e r   of   n o de s   a r e   14 0   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       G at e w ay   s i nk   p l ac e m e n t   f or   s e ns or   no de   gr i d   di s t r i bu t i on   i L oR s m ar t   c i t y   ( Nur   A i s ha B t .   Z a i nal )   839       F i gu r e   8 .   T h e   n u m b e r   o f   s i n i s   24 ,   a n d   t h e   n u m b e r   o f   n o de s   a r e   140       4.   R ES U LTS   A N D   D I S C U S S I O N   T h e   r e s ul t s   b e l ow   s h o w   t h e   di f f e r e n c e s   b e t w e e n   t h e   u pda t e s i m u l a t o r,   S i m A   (w i t u n i f o r m l y   gi r s - t y p e   di s t r i b ut e n o de s   a r o u n t h e   c ov e r a ge   a r e a a nd  e xi s t i n s i m u l a t o r   S i m B   (w i t h   ra n do m l y   di s t r i b ut e n o de s ),   w i t h   c ha n ge s   m a de   a s   s t a t e e a r l i e r.   T h e   r e s ul t s   a r e   c o n s i s t i ng  o f   t w o   pa r t s .   T h e   f i r s t   pa rt   i s   t h e   n u m b e r   o f   s i n ks   a g a i n s t   t h e   pe r c e n t a ge   o f   c ove r e n o de s   a n num b e r   o f   s i n ks   a ga i n s t   c o ve r e n o de s   a n d   un c o v e r e n o de s   a n i s   p r e s e nt e i n   F i gu r e   12  a nd  13(f o r   S i m A a nd  F i gu r e   14  a nd  15(f o r   S i m B ),   a n i s   s um m a r i z e i n   T a b l e   4 , 5   a n 6 , 7   r e s pe c t i v e l y .   T h e   s e c o n pa rt   i s   n u m b e r   o s i n ks   a ga i n s t   n um b e r   o f   l o s t   pa c ke t   (w i t h   f i v e   di f fe r e nt   e x pe r i m e nt s a n i s   p r e s e nt e i n   F i gu r e   1 (f o r   S i m A a n d   17   ( f o r   S i m B a n d   i s   su m m a r i z e i T a b l e   8   a nd  9   r e s pe c t i v e l y .   A.   P e r c e n t a ge   o f   Co n n e c t e ( Co ve r e d)  N o de s   S i m A       T a b l e   4 .   P e r c e n t a ge   o f   Cov e r e N o de s   w i t V a r i o us   N um b e o f   S i n ks   N o .   o f   S i n k s   Co v e r e d   N o d e s   ( % )   1   3 . 5 7   2   5 . 0 0   3   1 0 . 7 1   4   1 2 . 8 6   6   1 7 . 1 4   8   2 7 . 1 4   24   6 2 . 8 6         F i gu r e   9 .   P e r c e n t a ge   o f   c ove r e n o de s   pl o t t e a ga i n s t   n u m b e r   o f   s i n ks   ( T o t a l   n u m b e r   o f   n o de s   =   140)       T a b l e   5 .   A c t u a l   N um b e o f   N o d e s   Cov e r e a n d   U n c ove r e w i t h   V a r i o us   N u m b e r   o f   S i nks   A ppl i e ( T o t a l   num b e r   o f   n o de s   =   140)   N o .   o f   S i n k s   Co v e r e d   N o d e s   U n c o v e r e d   N o d e s   1   5   135   2   7   133   3   15   125   4   18   122   6   24   116   8   38   102   24   88   52         F i gu r e   10 .   A c t u a l   n u m b e r   o f   n o de s   c ov e r e a n d   u n c o ve r e a ga i n s t   n u m b e r   o f   s i n ks .   ( T o t a l   n o   o f   n o de s   =   140)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 M a y   201 :     834    8 42   840   S i m B       T a b l e   6 .   P e r c e n t a ge   o f   Cov e r e N o de s   w i t V a r i o us   N um b e o f   S i n ks   N o .   o f   S i n k s   Co v e r e d   N o d e s   (% )   1   100   2   100   3   100   4   100   6   100   8   100   24   100         F i gu r e   11 .   P e r c e n t a ge   o f   c ove r e n o de s   pl o t t e a ga i n s t   n u m b e r   o f   s i n ks   ( T o t a l   n u m b e r   o f   n o de s   =   140)       T a b l e   7 .   A c t u a l   N um b e o f   N o d e s   Cov e r e a n d   U n c ove r e w i t h   V a r i o us   N u m b e r   o f   S i nks   A ppl i e ( T o t a l   num b e r   o f   n o de s   =   140)   N o .   o f   S i n k s   Co v e r e d   N o d e s   U n c o v e r e d   N o d e s   1   140   0   2   140   0   3   140   0   4   140   0   6   140   0   8   140   0   24   140   0         F i gu r e   12 .   A c t u a l   n u m b e r   o f   n o de s   c ov e r e a n d   u n c o ve r e a ga i n s t   n u m b e r   o f   s i n ks .   ( T o t a l   n o   o f   n o de s   =   140)       A s   t h e   n um b e r   o f   s i n ks   i n c r e a s e ,   t h e   pe r c e nt a ge   n u m b e r   o f   n o de s   w i l l   b e   i n c r e a s e   a s   w e l l .     It   i s   b e c a us e ,   m o r e   a r e a   c a n   b e   c ove r e w h i c h   m e a n s ,   m o r e   n o de s   c a n   b e   c ov e r e w i t h   m u l t i pl e   s i n ks   a p pl i e d   t o   t h e   s y s t e m .   T h e   num b e r   o f   s i nks   a p pl i e t o   t h e   s y s t e m   i s   i n c r e a s e i e v e r y   r u n,   s t a r t i n w i t 1,   2,   3 ,   4 ,   6 ,   8,   a nd  24 .   A l s o ,   t h e   s y s t e m   i s   b e i n g   t e s t e w i t h   5   di f f e r e n t   s i m ul a t i o n   s e t t i n gs   a n t h e   r e s ul t   i s   t h e   s a m e   f o r   a l l   s e t t i n gs .   T h e   s e t t i n gs   w i l l   n o t   a f fe c t   t h e   c ove r a ge   o n o de s ,   b ut   t h e   num b e r   o f   s i n ks   a ppl i e do   h a v e   a   c o n s i de r a b l e   i m p a c t   o n   pe r f o r m a n c e .   F r o m   t h e   r e s ul t s   a b ov e ,   us i n s i m B ,   i t   r e f l e c t s   a   m o r e   r e a l i s t i c   s c e n a r i o   f o r   a   c i t y   e n v i r o n m e nt   i c o n t ra s t   w i t h   s i m A .   T hi s   ha ppe n s   b e c a us e   s i m B   di n o t   c o ns i de r   a ppl y i n g   i n s t a n t a n e o us   s h a do w i n e ff e c t   t i t s   s y s t e m   a n d   v i c e   ve r s a .   H e n c e ,   us i n g   s i m A ,   a c t ua l   pe r f o r m a n c e   i s   m o r e   a c c ur a t e l y   r e f l e c t e d.     B.   P e r c e n t a ge   o f   L o s t   P a c ke t s   S i m A       T a b l e   8 .   N u m b e r   o f   L o s t   P a c ke t   D uri n g   T ra n s m i s s i o w i t h   D i f fe r e n t   S e t s   of  E xpe r i m e nt s   a n D i f f e r e n t   N um b e r   of  S i nks   A pp l i e d   N o .   o f   S i n k s   E x p   0   E x p   1   E x p   2   E x p   3   E x p   4   1   478   451   515   388   451   2   466   468   482   384   400   3   559   481   484   406   421   4   524   469   504   390   414   6   490   470   473   378   430   8   478   463   464   382   389   24   459   464   460   404   404   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i     IS S N :   2502 - 4752       G at e w ay   s i nk   p l ac e m e n t   f or   s e ns or   no de   gr i d   di s t r i bu t i on   i L oR s m ar t   c i t y   ( Nur   A i s ha B t .   Z a i nal )   8 41   W i t h   t h e   s a m e   s i m ul a t i o n   (i n   t h e   f i r s t   pa rt ) ,   t h e   pa c ke t   l o s t   a l s o   c a n   b e   i de n t i f i e d.   U n l i ke   t h e   f i r s t   pa r t ,   h e r e ,   b o t o f   n um b e r   o f   s i n ks   a n d   s e t t i ngs   h a d   m a de   a   g r e a t e i m pa c t   t o   t h e   s y s t e m .   T h e   f i r s t   s e t t i ng    (w e   c a l l e a s   E xp  0)   i s   us e t h e   s e t t i n gs   w i t h   t h e   s l o w e s t   da t a   ra t e   (S F 12 ,   B W 125,   CR 4/ 8) .   T h e   s e c o n s e t t i n (w e   c a l l e a s   E xp1)  i s   a l s o   us e s   t h e   s l o w e s t   da t a   ra t e   a s   i n   E xp0 ,   b ut   d i f fe r e nt   h e r e   i s   i t   us e   a   ra n do m   c h o i c e   of   t hr e e   t r a n s m i t   f r e que n c i e s .           F i gu r e   13 .   A v e ra ge   n o .   o f   l o s t   pa c ke t s   v s .   N o .   o f   s i n ks       S i m B       T a b l e   9 .   N u m b e r   o f   L o s t   P a c ke t   D uri n g   T ra n s m i s s i o w i t h   D i f fe r e n t   S e t s   of  E xpe r i m e nt s   a n D i f f e r e n t   N um b e r   of  S i nks   A pp l i e d   N o .   o f   S i n k s   E x p   0   E x p   1   E x p   2   E x p   3   E x p   4   1   0   0   0   0   0   2   65   71   70   81   65   3   66   75   50   70   66   4   25   54   53   68   49   6   57   66   65   73   78   8   43   72   70   73   94   24   95   87   92   91   98           F i gu r e   14 .   A v e ra ge   n o .   o f   l o s t   pa c ke t s   v s .   N o .   o f   s i n ks       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                IS S N :   2502 - 4752   In do n e s i a J   E l e c   E ng  &   Co m S c i ,   V o l .   14 ,   N o .   2 M a y   201 :     834    8 42   842   T h e   t hi r s e t t i n (w e   c a l l e a s   E xp2 i s   us e t h e   s e t t i ngs   w i t h   t h e   f a s t e s t   da t a   ra t e   (S F 6 ,   B W 500,   CR 4/ 5).   T h e   f o ur t s e t t i n g   (w e   c a l l e a s   E xp3)  i s   us e t h e   s e t t i n gs   a s   de f i n e i n   L o R a W A N   (S F 12,   B W 125,   CR 4/ 5).   F i n a l l y ,   t h e   f i f t s e t t i ng  (w e   c a l l e a s   E xp  4)   i s   o pt i m i z e   t h e   s e t t i n pe n o de   b a s e o n   t h e   d i s t a n c e   t t h e   ga t e w a y   a n t h e   t r a n s m i t   po w e r .   E xp3  s h o w s   t h a t ,   i t   ha s   l o w e r   pa c ke t   l o s t   dur i ng  t ra n s m i s s i o n,   f o l l ow i n w i t h   E xp  4 ,   E xp  1 ,   E xp  2 ,   a n E xp  0 .   T h e   s l ow e s t   da t a   r a t e   (w h i c h   i s   E xp0 h a s   g r e a t e r   p a c ke t   l o s t   c o m pa r e d   t o   o t h e r s .   T hi s   i s   b e c a us e ,   t h e   E xp o c c upi e w i t h   s e t t i ngs   a s   de f i n e i n   L o R a W A N ,   w h i c h   p r o m i s e s   gr e a t e a r e a   t o   c ov e r   a n d   m o r e   s uc c e s s f ul   t r a n s m i s s i o n   c o m pa r e d   w i t o t h e r s .       5.   C O N C LU S I O N   T h e   w o r pr e s e n t e i n   t hi s   pa pe r   ha s   r e f l e c t e d   t h e   e ff e c t   of  i n s t a n t a n e o us   a n c um ul a t i v e   e ffe c t   of  s h a do w i n o n   L o R a   a i r   i n t e r f a c e   fo r   n o de s   di s t ri b ut e i n   a   u ni f o r m   g ri d - t y pe   fo r m a t i o n s   r e p r e s e n t i n t y pi c a l   ut i l i t i e s   di s t ri b ut i o i a   c i t y   e n v i r o nm e nt .   T h e   n u m b e r   o f   c ov e r e d/ un c o v e r e n o de s   w a s   s t udi e t o ge t h e r   w i t h   n u m b e r   o f   s i n n o de s   n e e de fo r   pra c t i c a l   n e t w o r c ov e r a ge .   F u r t h e rm o r e ,   n u m b e r   o f   l os t   pa c ke t s   due   t o   l o s t   c ov e r a ge   w a s   pr e s e n t e a s   a   m e a s u r e   fo r   w i t h   a n w i t h o ut   s h a do w i n e ff e c t   o n   t h e   c ha nn e l .     R e s ul t s   i ndi c a t e   a   c o n s i de ra b l e   e ff e c t   o f   s h a do w i n g   o n   c o m m u ni c a t i o l i nks   r e s ul t i n g   i l o s t   p a c ke t s   a n d   c o n n e c t i v i t y   i s s ue s   t ha t   n e e t o   b e   a dd r e s s e c a r e f ul l y   w h e n   de s i gni n g   t h e   n e t w o r k.         A C K N O WL ED G E M EN TS   T h i s   w o r i s   p a r t i a l l y   s uppo r t e by   In t e rna t i o na l   Is l a m i c   U ni v e r s i t y   M a l a y s i a   G r a nt   N o .   R IG S 16 - 362 - 0526 .       R EF ER EN C ES     [ 1]   N ur   A i s ha Z a i na l ,   M o ha m e H a d i   H a ba e b i ,   I s r a t J a ha C ho w dhur y ,   a nd  M d .   R a f i qu l   I s l a m ,   C l u t t e r e t r a f f i c   di s t r i bu t i o i L o R a   L P W A N ,   I nd one s i a J our n al   of   E l e c t r i c a l   E ng i ne e r i ng   and   C om pu t e r   S c i e nc e ,   10  ( 1) .     pp.   21 4 - 223,   2 018 .   [ 2]   P a s c a l   T hu be r t ,   A l e xa nd e r   P e l o v   a ns   S ur e s K r i s hn a n ,   L o w - P ow e r   W i de - A r e a   N e t w o r k s   a t   t he   I E T F ,   I E E E   C om m un.   S t and .   M ag . ,   no .   M a r c h,   p p.   76 79 ,   2017 .   [ 3]   O .   G e o r g i o a n U .   R a z a ,   L o w   P o w e r   W i de   A r e a   N e t w o r A na l y s i s :   C a L o R a   S c a l e ? ,   v o l .   233 7,   no .   c ,     pp.   1 4,   20 16.   [ 4]   S .   B r o o m e ,   M i c r o c hi p’ s   L o R a ®   W i r e l e s s   M o du l e   i s   W o r l d’ s   F i r s t   t o   P a s s   L o R a   A l l i a nc e   C e r t i f i c a t i o n” ,   M i c r o c hi T e c hno l o gy   I n c .   P r e s s   R e l e as e   201 5.   [ 5]   A F a l l i s ,   L o r a _F A Q ,   v o l .   53 ,   no .   9,   pp .   168 9 16 99 ,   2 013 .   [ 6]   A u g us t i n,   J .   Y i ,   T .   C l a us e n,   a nd  W .   T o w ns l e y ,   A   S t udy   of   L o R a :   L o ng   R a ng e   &   L ow   P o w e r   N e t w o r ks   f o r   t h e   I nt e r ne t   o f   T hi ng s ,   Se ns o r s ,   v o l .   16 ,   no .   9,   p .   1466 ,   201 6.   [ 7]   N i c o l a s   S o r n i n ,   T he   L o R a W A N   TM   S pe c i f i c a t i o D e v e l o pm e n t s ,   L o R a - A l l i a nc e . o r g   T e c hni c a l   R e por t .   A v a i l a b l e   o nl i ne   o h t t ps : / / e do c . s i t e / l o r a w a n - s pe c i f i c a t i o n - de v e l o pm e nt s -- pdf - f r e e . h t m l   [ 8]   J .   P e t ä j ä j ä r v i ,   K .   M i kh a y l ov ,   A .   R o i v a i ne n,   T .   H ä nn i n e n ,   a n M .   P e t t i s s a l o ,   O t he   c o v e r a g e   o f   L P W A N s :   R a ng e   e v a l ua t i o a n c ha nn e l   a t t e n ua t i o m o de l   f o r   L o R a   t e c hno l ogy ,   2015  14 t I nt .   C o nf .   I T T e l e c om m un .   I T ST   20 15 pp.   55 59 ,   2016 .   [ 9]   M .   C .   B o r ,   U .   R o e di g ,   T .   V o i g t ,   a nd   J .   M .   A l o ns o ,   D o   L o R a   L o w - P o w e r   W i de - A r e a   N e t w o r k s   S c a l e ? ,   P r oc .   1 9t h   A C M   I n t .   C o n f .   M o de l .   A na l .   Si m u l .   W i r e l .   M ob .   Sy s t . ,   p p.   59 67 ,   2 016.   [ 10]   N ur u l   A f i f a B i n t i   M a s a da n,   M o ha m e H a di   H a b a e b i ,   S i t i   H a j a r   Y us o f f ,   L o R a   L P W A N   P r o pa g a t i o C ha nn e l   M o de l l i ng   i I I U M   C a m pu s ,   2 018  7 t I nt e r na t i o na l   C o nf e r e nc e   o C o m put e r   a nd  C o m m uni c a t i o E ng i n e e r i ng   ( I C C C E 2018) ,   K L   -   M a l a y s i a ,   pp . :   14 - 19,   19 / 9 / 201 8.     [ 1 1 ]   S i t i   H a j a r   Y u s o f f   N ur ul   A f i f a B i nt i   M a s a d a n ,   M o ha m e H a di   H a ba e bi ,   L o ng  R a ng e   C ha nne l   C h a r a c t e r i s t i c s   T hr o ug F o l i a g e ,   B ul l e t i o f   E l e c t r i c a l   E ng i n e e r i ng   a nd   I nf o r m a t i c s   ( 2 ) ,   pp . :   1 - 110,   20 19 .     [ 1 2 ]   A s i f   M .   Y o us uf ,   E dw a r M .   R o c he s t e r ,   B e h na m   O u s a t   a n M a j i d   G ha de r i ,   T hr o ug hput ,   C o v e r a g e   a n R e l i a b i l i t y   o f   L o R a   L P W A N   f o r   t he   I nt e r ne t   o   T hi ng s ,   I E E E   S e ns o r s   J o ur na l ,   E a r l y   A c c e s s ,   pp . :   1 - 1,   2019 D O I : 10. 1109 / J S E N 2 019 . 28 9715 6 .       [ 13]   S a nt a ,   J . ,   S a nc he z - I b o r r a ,   R . ,   R o dr i g ue z - R e y ,   P . ,   B e r na l - E s c o be do ,   L . ,   S k a r m e t a ,   A . F . ,   L P W A N - B a s e V e h i c ul a r   M o ni t o r i ng   P l a t f o r m   w i t a   G e ne r i c   I P   N e t w o r k   I nt e r f a c e ,   M D P I   S e ns o r s ,   19 ( 2) ,   264 ,   pp . :   1 - 17,   201 9.   [ 14]   P o l o ne l l i ,   T . ,   B r un e l l i ,   D . ,   M a r z o c c hi ,   A . ,   B e ni n i ,   L . ,   S l o t t e d   A L O H A   o L o R a W A N - D e s i g n,   A na l y s i s ,   a nd   D e pl o y m e nt ,     M D P I   S e ns o r s ,   19( 4) ,   838 ,   2019 .   [ 15]   K .   A .   A hm a d,   J .   D .   S e g a r a n,   F .   R .   H a s hi m   a nd   M .   T .   J us o h,   L oR a   P r o pa g a t i o a t   4 33  M H   i T r o pi c a l   C l i m a t e   E nv i r o nm e nt ,   J .   und a m   A ppl   S c i ,   9 ( 3S ) ,   3 84 - 394 ,   2017 .          Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.