Ин таҳқиқот меомӯзад, ки gateway-ҳои LoRaWAN, ки дастгоҳҳои пайгирии ҳайвонотро ба шабакаи бесим мепайванданд, дар чарогоҳҳои кӯҳии ноҳамвор ва дорои фарогирии нокифояи мобилӣ дар куҷо бояд насб шаванд. Муҳаққиқон ду минтақаи чаронидани гӯсфандро бо масоҳати умумии 5,77 km², ки дар нишебиҳои муқобили як қаторкӯҳи марказӣ дар Алпҳои Фаронса ҷойгиранд, омӯхтанд. Ҷойҳои gateway на бо роҳи мустақими санҷишу хато, балки пешакӣ бо симулятсияҳои паҳншавии радиои Irregular Terrain Model, ки маълумоти баландии релеф ва пӯшиши заминро истифода мебаранд, муайян шуданд.

Симулятсияҳо нишон доданд, ки як ҷойи gateway тамоми минтақаи таҳқиқотро фаро гирифта наметавонад ва ҳатто беҳтарин нуқтаҳои ягонаи истгоҳ ҳам ҳадди аксар ба %72 воҳидҳои мобилии моделшуда мерасанд. Баъдан дар қисмҳои шимолӣ ва ҷанубии қаторкӯҳи марказӣ ду gateway-и мустақили LoRaWAN бо энергияи офтобӣ насб карда шуд. Истгоҳи шимолӣ асосан чарогоҳи шимолӣ ва истгоҳи ҷанубӣ чарогоҳи ҷанубиро фаро гирифт; истифодаи якҷояи ду gateway минтақаҳои сигнали заиферо, ки монеаҳои релеф ба вуҷуд меоварданд, кам кард ва барои шабака захирапазирӣ фароҳам овард.

Барои санҷиши саҳроӣ дар ду шабакаи намунагирӣ бо фосилаи 400 метр ҳамагӣ 57 нуқта муайян карда шуд. Аз сабаби релефи ноҳамвор ва хатарнок ба 44 нуқта расидан имконпазир буд, ба 13 нуқта не. Аз нуқтаҳои боздидшуда паёмҳои LoRa, ки ҷойгиршавии GNSS-ро дар бар мегирифтанд, фиристода шуданд ва қиматҳои RSSI-и дар gateway-ҳо ченшуда бо натиҷаҳои симулятсия муқоиса гардиданд. Дар конфигуратсияи якҷояи ду-gateway аз 43 нуқта сигнал гирифта шуд; 41 пешгӯӣ дуруст баромад, пешгӯии мусбати бардурӯғ дида нашуд ва ду пешгӯии манфии бардурӯғ сабт гардид.

Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки банақшагирии бо симулятсия дастгиришаванда метавонад барои муайян кардани шумора ва ҷойи gateway-ҳо дар минтақаҳои кӯҳӣ кӯмак кунад. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот далели фарогирии пурра ва бефосилаи тамоми 5,77 km²-ро пешниҳод намекунад. Баъзе минтақаҳо аз сабаби дастнорас будан чен карда нашуданд, баъзе нуқтаҳои кӯр боқӣ монданд ва маъракаи саҳроӣ дар шароити ҳаракати дарозмуддати рамаҳои воқеӣ иҷро нашуд. Бозёфтҳои таҳқиқот барои таҷҳизоти муайян, танзими LoRa-и SF12, фасли тобистон, маълумоти релеф ва ду чарогоҳи Алпҳои Фаронса эътибор доранд.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосии таҳқиқот ин аст, ки дар минтақаи васеъ ва ноҳамвори чарогоҳ, ки алоқаи мобилӣ қатъшаванда аст, чӣ гуна бо истифода аз шумораи ҳадди ақали имконпазири gateway-ҳои LoRaWAN барои дастгоҳҳои мобилии пайгирии ҳайвонот фарогирии кофии бесим таъмин карда шавад. Муҳаққиқон махсусан санҷиданд, ки оё пеш аз санҷишҳои саҳроии гарон ва душвор симулятсияҳои паҳншавии радио метавонанд ҷойҳои gateway-ро боэътимод муайян кунанд.

Насби gateway дар минтақаҳои кӯҳӣ танҳо масъалаи техникии фарогирӣ нест. Истгоҳ бояд дар ҷое насб шавад, ки барои беҳтар кардани дидгоҳи радио ба қадри кофӣ баланд бошад, вале ҳамзамон таҷҳизотро ба он ҷо расондан мумкин бошад, панели офтобӣ кор кунад, конструксия бар зидди шамол мустаҳкам шавад ва барои интиқоли маълумоти қабулшуда ба сервери дур пайвасти интернет мавҷуд бошад. Таъмин шудани ҳамаи ин шартҳо дар як ҷой шумораи нуқтаҳои эҳтимолии насбро хеле кам мекунад.

Чаро LoRa ва LoRaWAN дар чорводории кӯҳӣ истифода мешаванд?

LoRa технологияест дар қабати физикӣ, ки иртиботи радиои масофаи дур ва каммасрафро бо суръати пасти маълумот имкон медиҳад. LoRaWAN протоколи шабакавиест, ки муайян мекунад дастгоҳҳои ниҳоӣ чӣ гуна тавассути пайвастҳои LoRa бо gateway-ҳо ва серверҳои шабакавӣ иртибот мекунанд.

Дастгоҳҳои пайгирии ҳайвонот одатан бастаҳои хурди маълумот, аз қабили координатаҳои GNSS, маълумоти шиносоӣ, ҳолати батарея ё ченкуниҳои сенсориро мефиристанд. Барои чунин истифода назар ба интернети мобилии баландсуръат умри дарози батарея ва фарогирии майдони васеъ муҳимтар аст. Аз ин рӯ суръати пасти маълумоти LoRa камбудӣ нест, балки хусусияти тарҳрезист, ки дар барномаҳои пайгирии ҳайвонот истеъмоли энергияро маҳдуд мекунад.

Дар меъмории LoRaWAN барои ҳар як дастгоҳи пайгирии ҳайвон обунаи ҷудогонаи мобилӣ лозим нест. Дастгоҳҳои ниҳоӣ ба gateway-и наздик паёми LoRa мефиристанд. Gateway паёми гирифташударо тавассути пайвасти backhaul, ба монанди Wi-Fi ё LTE/4G, ба сервери абрӣ мефиристад. Аз ин рӯ низоми таҳқиқот аз нигоҳи дастгоҳҳои ниҳоӣ аз шабакаи мобилӣ мустақил буд, аммо дар сатҳи gateway ба пайвасти интернет эҳтиёҷ дошт.

Таҳқиқот дар кадом минтақа гузаронида шуд?

Таҳқиқот дар ҳудуди Боғи миллии Mercantour-и Фаронса, дар тарафи Alpes-Maritimes-и ағбаи кӯҳии Col des Champs гузаронида шуд. Координатаҳои маркази таҳқиқот дар низоми WGS84 тақрибан 44.1749 шимол ва 6.6979 шарқ мебошанд.

Минтақа аз чарогоҳҳое иборат аст, ки дар давраи чаронидани тобистона ду рамаи ҷудогонаи гӯсфанд истифода мебаранд. Рамаҳо асосан ба хоҷагии таҷрибавии Le Domaine du Merle дар Salon-de-Provence тааллуқ доранд. Хоҷагӣ барои истеҳсоли гӯшт тақрибан 1.500 гӯсфанди Mérinos d’Arles парвариш мекунад.

Чарогоҳҳои омӯхташуда дар нишебиҳои муқобили қаторкӯҳи марказӣ ҷойгиранд:

• Минтақаи чаронидани шимолӣ: 3,82 km².
• Минтақаи чаронидани ҷанубӣ: 1,95 km².
• Масоҳати умумӣ: 5,77 km².

Давраи чаронидани тобистона аз миёнаи июн то аввали октябр идома мекунад, ченкуниҳои таҳқиқот бошад дар ду давраи чаронидан, ки моҳҳои июл ва августро фаро мегирифтанд, иҷро шуданд. Дар ҳар минтақаи чарогоҳ як кулбаи чӯпон ва оғилҳои шабона мавҷуданд, ки рамаҳо бегоҳӣ дар онҳо ҷамъ мешаванд.

Наздиктарин маҳалли аҳолинишин Saint-Martin-d’Entraunes мебошад. Дар таҳқиқот гуфта шудааст, ки ин маҳал тақрибан 153 нафар аҳолӣ ва зичии 3,8 нафар ба як километри мураббаъ дорад. Хидмати телефони мобилӣ асосан дар роҳҳои асосӣ ва атрофи маҳалҳои аҳолинишин мутамарказ аст, дар ҳоле ки дар қисмҳои муҳими чарогоҳ холигиҳои алоқа вуҷуд доранд.

Чаро танҳо ченкунии саҳроӣ анҷом дода нашуд?

Санҷидани ҳар ҷойи эҳтимолии gateway бо таҷҳизоти воқеӣ дар минтақаи кӯҳӣ амалӣ нест. Сутуни истгоҳ, панели офтобӣ, батарея, конструксияи дастгирӣ ва таҷҳизоти алоқа бояд ба ҷойи насб бурда шаванд; сипас аз нуқтаҳои гуногун паёмҳои радио фиристода шуда, фарогирӣ чен шавад. Агар ҷойи номуваффақ интихоб гардад, тамоми низом бояд ба ҷои дигар кӯчонда шавад.

Барои кам кардани ин бори санҷишу хато муҳаққиқон аввал нуқтаҳои эҳтимолии gateway-ро дар муҳити компютерӣ санҷиданд ва баъд танҳо ҷойҳои дорои потенсиали баланди фарогирӣ ва дастрасро дар саҳро баррасӣ карданд. Ҳамин тавр симулятсия ҷойи ченкунии воқеиро нагирифт, балки пеш аз корҳои саҳроӣ ҳамчун воситаи дастгирии қарор истифода шуд.

Irregular Terrain Model чӣ гуна истифода шуд?

Паҳншавии радио бо Irregular Terrain Model, ки ҳамчун модели Longley–Rice низ маълум аст, ҳисоб карда шуд. ITM тағйирёбандаҳое чун баландии фиристанда ва қабулкунанда, басомади радио, баландии релеф, масофа, шароити иқлим ва пӯшиши заминро истифода бурда, талафи сигналро дар релефи ноҳамвор пешгӯӣ мекунад.

Ҳисобҳо дар нармафзори Radio Mobile иҷро шуданд. Барои баландии релеф маълумоти NASA Shuttle Radar Topography Mission истифода шуд. Ин маълумот тақрибан 30 метр ҳалномаи фазоӣ дорад. Маълумоти пӯшиши замин аз маҷмӯи CORINE Land Cover 2018 бо ҳалномаи тақрибан 100 метр гирифта шуд.

Симулятсия барои диапазони басомади 863–870 MHz, поляризатсияи амудии антенна ва топологияи ситорашакли шабака танзим карда шуд. Синфи иқлимӣ континенталии мӯътадил интихоб шуда, режими тағйирёбии модел барои тавлиди пешгӯии муҳофизакоронае танзим шуд, ки %90 шароити ҷойҳои муайянро фаро мегирад.

Буҷаи пайваст ва fade margin чӣ маъно доранд?

Барои он ки gateway паёми LoRa-ро декод кунад, сигнали ба қабулкунанда расида бояд болотар аз ҳади ҳассосияти қабулкунанда бошад. Буҷаи пайваст қувваи баромади фиристанда, gain-и антеннаҳои фиристанда ва қабулкунанда, масофа, монеаҳои релеф, пӯшиши растанӣ ва дигар талафоти паҳншавиро якҷоя ба назар мегирад.

Fade margin нишон медиҳад, ки сигнали гирифташуда аз ҳади ҳассосияти қабулкунанда чанд қадар болотар аст. Қимати баландтар маънои захираи бештари бехатариро дорад, ки дар он сигнал ҳатто бо сустшавии иловагӣ ҳам декод карда мешавад.

Дар таҳқиқот 3 dB fade margin ҳамчун ҳади амалии байни фарогирии кофӣ ва нокофӣ интихоб шуд. Синфҳои дар харитаҳо истифодашуда чунинанд:

• Фарогирии баланд: Fade margin аз 3 dB зиёд.
• Фарогирии маҳдуд: Аз −3 то 3 dB.
• Фарогирии нокофӣ: −3 dB ё камтар.

Ин ҳад девори қатъии физикӣ нест. Вақте сатҳи сигнал наздики ҳад аст, бинобар обу ҳаво, фарқҳои хурди ҷойгиршавӣ, ҷузъиёти маҳаллии релеф, самти антенна ё ҳалномаи маълумот натиҷаи воқеӣ метавонад аз симулятсия фарқ кунад.

Истгоҳҳои gateway аз кадом таҷҳизот иборат буданд?

Дар ҳар истгоҳи базавӣ gateway-и Milesight UG67 LoRaWAN бо дараҷаи муҳофизати IP67 истифода шуд. Gateway чипи консентратори LoRa-и Semtech SX1302 ва пайвастҳои backhaul-и Wi-Fi ва LTE/4G-ро дар бар мегирад.

Барои пайвасти радио ду антеннаи ҳамаҷонибаи GA01 бо gain-и 5 dBi дар диапазони 863–870 MHz истифода шуд. Дар шароити SF12 ва bandwidth-и 125 kHz ҳассосияти қабулкунандаи gateway −141 dBm дода шудааст.

Gateway ва антеннаҳо ба сутуни телескопии алюминӣ насб шуданд, ки аз 2,7 то 16 метр аз сатҳи замин танзим мешавад. Баланд кардани сутун ҳадаф дошт таъсири релеф ва растаниро ба хати дид коҳиш диҳад.

Дар ҷойҳое, ки барқи шабакавӣ набуд, энергия бо ҷузъҳои зерин таъмин шуд:

• Панели офтобии 12 V ва 80 Wp,
• Батареяи deep-cycle AGM-и 12 V ва 100 Ah,
• Регулятори MPPT-и пуркунии офтобӣ,
• Конструксияи алюминӣ, ки таҷҳизотро нигоҳ медорад ва ҳамчун пояи вазннок хизмат мекунад.

Сутун бо мехҳои заминӣ ва ресмонҳои кашанда мустаҳкам карда шуд. Нақшаи техникии сеандозагӣ дар таҳқиқот нишон медиҳад, ки gateway, сутуни телескопӣ, панели офтобӣ, регулятори пуркунӣ, батарея ва пайвастҳои заминӣ дар як истгоҳи мустақил чӣ гуна якҷоя шудаанд. Дар аксҳои насби воқеӣ дида мешавад, ки низом барои кор дар қаторкӯҳи кушода ва бодхез сохта шудааст.

Дастгоҳи пайгирии ҳайвонот чӣ гуна тарҳрезӣ шудааст?

Барои чен кардани фарогирии саҳроӣ дастгоҳҳои пайгирии GNSS-LoRa истифода шуданд, ки муҳаққиқон қаблан таҳия карда буданд. Низом аз платаи таҳияи Lilygo T-Beam, модули GNSS-и NEO-M8M, фиристандаи LoRa-и RFM95W бар асоси Semtech SX1276, батареяи литий-ион ва корпуси махсуси бо чопи сеандозагӣ сохташуда иборат аст.

Корпус барои бастан ба гардани ҳайвон тарҳрезӣ шудааст. Gain-и антенна 1,2 dBi ва қувваи фиристанда 14 dBm мебошад. Қабул шудааст, ки антеннаи дастгоҳ тақрибан 60–70 cm аз замин баланд хоҳад буд; ин тақрибан баландии сари гӯсфандро ифода мекунад.

Танзимоти LoRa чунинанд:

• Spreading factor: SF12.
• Bandwidth: 125 kHz.
• Coding rate: 4/5.
• Қувваи фиристанда: 14 dBm.

SF12 ҳассосияти баланди қабулкунанда ва масофаи дур медиҳад. Дар иваз он вақти дар ҳаво мондани баста ва истеъмоли энергияро зиёд мекунад. Аз ин рӯ натиҷаҳои фарогирии таҳқиқотро ба spreading factor-ҳои пасттар мустақиман интиқол додан мумкин нест.

Ҷойҳои gateway чӣ гуна муайян шуданд?

Дар симулятсия ба сатҳи чарогоҳе, ки ҳайвонот истифода мебаранд, 25 воҳиди виртуалии GNSS-LoRa паҳн карда шуд. Дар марҳилаи аввал ҳисоб карда шуд, ки агар як gateway ба ҷойҳои гуногун гузошта шавад, чандто аз ин воҳидҳоро фаро мегирад.

Нуқтаҳои дорои потенсиали баландтарин дар қаторкӯҳи марказӣ ҷамъ шуданд. Таносуби фарогирӣ барои як gateway аз ҳади поёнии симулятсия, яъне %50, то ҳадди аксар %72 тағйир ёфт. Ягон ҷойи ягона ҳар ду чарогоҳро ба таври кофӣ фаро нагирифт.

Яке аз нуқтаҳои шарқии дорои потенсиали баланди фарогирӣ аз сабаби дастнорас будан бо пиёда хориҷ карда шуд. Нуқтаҳои дигари номзад аз рӯи дастрасӣ, масофаи интиқоли таҷҳизот ва мавҷудияти интернети мобилӣ, ки барои фиристодани маълумоти gateway ба сервер лозим буд, дар ҷой санҷида шуданд.

Дар итератсияҳои минбаъда фарогирии якҷояи ду gateway ҳисоб карда шуд. Ҳалли мувофиқтарин ин буд, ки ҳар ду истгоҳ дар қаторкӯҳи марказӣ ҷойгир шаванд; яке асосан нишебии шимолӣ ва дигаре нишебии ҷанубиро фаро гирад.

Чаро gateway-и сеюм насб нашуд?

Дар симулятсияи ду-gateway минтақаҳои фарогирии нокофӣ хеле хурд шуданд. Бузургтарин холигии боқимонда дар қисми шимолу шарқии чарогоҳи шимолӣ буд. Муҳаққиқон арзёбӣ карданд, ки ҳайвонот аз ин минтақа кам истифода мебаранд ва барои фаро гирифтани майдони маҳдуд насби истгоҳи сеюм бори иловагии интиқол, таҷҳизот ва нигоҳдориро асоснок намекунад.

Ин қарор маънои онро надорад, ки шабака тамоми сатҳро аз ҷиҳати техникӣ бефосила фаро мегирад. Тарҳи шабака байни зичии истифодаи биологӣ ва хароҷоти логистикӣ тавозуни хоси барномаро қабул кардааст.

Қисми душвортарини насби саҳроӣ чӣ буд?

Ҳар як истгоҳи базавӣ тақрибан 75 килограмм вазн дошт. Азбаски дастрасии нақлиёт маҳдуд буд, таҷҳизоти истгоҳҳои шимолӣ ва ҷанубӣ мутаносибан тақрибан 350 метр ва 1.150 метр бо қувваи инсон бурда шуданд.

Пас аз насб, низоми энергияи офтобӣ, пайвасти интернетии backhaul ва қабул ва сабти паёмҳои LoRa аз ҷониби gateway санҷида шуданд. Таҳқиқот нишон медиҳад, ки дар лоиҳаҳои кӯҳии IoT на танҳо фарогирии радио, балки вазни истгоҳ ва масофаи дастрасӣ низ меъёрҳои асосии тарҳрезӣ мебошанд.

Фарогирии саҳроӣ чӣ гуна чен шуд?

Муҳаққиқон барои чарогоҳҳои шимолӣ ва ҷанубӣ ду шабакаи намунагирӣ сохтанд. Байни нуқтаҳои ҳамсояи ченкунӣ 400 метр фосила гузошта шуд. Ин фосила ҳамчун созиш байни хоҳиши ченкунии муфассалтар ва меҳнати инсонии лозим барои пиёдагардӣ дар релефи душвор интихоб шуд.

Ду муҳаққиқ ба нуқтаҳои шабакае, ки дастрас буданд, пиёда рафта, аз дастгоҳи пайгирии GNSS-LoRa паёмҳои uplink бо маълумоти ҷойгиршавӣ фиристоданд. Дар тарафи gateway маълумоти зерин сабт шуд:

• Координатаи GNSS,
• вақти фиристодан,
• шиносаи дастгоҳ,
• шиносаи gateway-и қабулкунанда,
• RSSI ҳамчун нишондиҳандаи қувваи сигнали гирифташуда.

Вақте ҳамон паёмро ҳар ду gateway қабул мекарданд, барои ҳар gateway сабти ҷудогонаи RSSI сохта мешуд. Муҳаққиқон инчунин ҷойҳои воқеии пиёдагардии худро бо барномаи смартфон сабт карда, муайян карданд, ки ба кадом нуқтаҳои шабака расидаанд.

Барои мувофиқ кардани як ченкунӣ бо кунҷи муайяни шабака, ҷойи фиристодан бояд аз он нуқта на бештар аз 150 метр дур мебуд.

Ба чанд нуқтаи ченкунӣ расидан имконпазир буд?

Дар ду шабака ҳамагӣ 57 нуқтаи ҳадаф вуҷуд дошт. Ба 44-тои онҳо бомуваффақият расиданд ва ба 13-то натавонистанд. Нуқтаҳои дастнорас дар релефи нишеб, лағжанда ё ноустувор буданд, бинобар ин ченкунии мустақими фарогирӣ иҷро нашуд.

Ин ҳолат муҳим аст: ибораи “фарогирии 5,77 km²” дар таҳқиқот маънои пайвасти бефосилаи тасдиқшуда дар тамоми сатҳро надорад. Дар қисми зиёди минтақа ченкунӣ иҷро шуд, аммо қисмҳои дастнорас ва дорои фарогирии маҳдуд боқӣ монданд.

Иҷрои саҳроии gateway-и шимолӣ чӣ гуна буд?

Gateway-и шимолӣ дар қисми зиёди чарогоҳи шимолӣ қиматҳои қавии RSSI дод. Барои чарогоҳи ҷанубӣ бошад, симулятсия дар аксари ҷойҳо фарогирии хеле маҳдуд ё набудани фарогириро пешгӯӣ мекард.

Бо вуҷуди ин, дар маъракаи саҳроӣ аз 18 нуқтаи боздидшудаи чарогоҳи ҷанубӣ аз 11-то ба gateway-и шимолӣ паём расид. Аз ин сабтҳо дар 10 ҳолат медианаи RSSI аз −115 dBm пасттар буд, аз ин рӯ қисми зиёди пайвастҳои ғайричашмдошт дар шароити сигнали заиф ба вуҷуд омаданд.

Барои gateway-и шимолӣ ҳамагӣ 206 намунаи RSSI сабт шуд, 35 нуқта фаро гирифта шуд, 24 пешгӯӣ дуруст баромад, як мусбати бардурӯғ ва 10 манфии бардурӯғ мавҷуд буд.

Иҷрои саҳроии gateway-и ҷанубӣ чӣ гуна буд?

Gateway-и ҷанубӣ қисми зиёди чарогоҳи ҷанубиро фаро гирифт ва ба баъзе қисмҳои чарогоҳи шимолӣ низ расид. Гарчанде сатҳи сигнал дар шимол аксаран аз gateway-и шимолӣ пасттар буд, ин фарогирии иловагӣ захирапазирии шабакаи дуистгоҳиро зиёд кард.

Барои gateway-и ҷанубӣ 286 намунаи RSSI сабт шуд, 43 нуқта фаро гирифта шуд ва 40 пешгӯӣ дуруст баромад. Мусбати бардурӯғ набуд, вале се пешгӯии манфии бардурӯғ ба вуҷуд омад. Дар дуи ин нуқтаҳо медианаи RSSI аз −120 dBm паст ва дар нуқтаи дигар −119 dBm чен шуд.

Ҳангоми истифодаи якҷояи ду gateway чӣ тағйир ёфт?

Дар конфигуратсияи якҷоя қабул шудани паём аз ҷониби ҳадди ақал яке аз ду gateway кофӣ ҳисоб шуд. Ҳамагӣ 492 сабти RSSI-и gateway-паём арзёбӣ гардид.

Дар шабакаи якҷоя аз 43 нуқтаи боздидшуда сигнал гирифта шуд. Аз пешгӯиҳо 41-то дуруст буданд, мусбати бардурӯғ дида нашуд ва ду манфии бардурӯғ сабт шуд. Ҳамин тавр қисми муҳими сояафкании релефӣ, ки дар як gateway мушкил эҷод мекард, бо фарогирии такмилдиҳандаи истгоҳи дигар ҷуброн шуд.

Саҳми ду gateway танҳо васеъ кардани майдони фарогирӣ нест. Қабул шудани ҳамон паём аз ҷониби ду истгоҳи ҷудогона роҳи эҳтиётии қабул месозад, агар яке аз пайвастҳо муваққатан заиф шавад ё хати диди як истгоҳ баста шавад.

Симулятсияҳо то чӣ андоза бо фарогирии воқеӣ мувофиқ буданд?

Дар маҷмӯъ натиҷаҳои саҳроӣ бо тақсимоти ҷуғрофие, ки симулятсияҳо пешгӯӣ карда буданд, мувофиқ буданд. Gateway-и шимолӣ дар чарогоҳи шимолӣ ва gateway-и ҷанубӣ дар чарогоҳи ҷанубӣ қавитар кор карданд; таъсири бастани сигнал аз ҷониби қаторкӯҳи марказӣ ва нишебиҳои муқобил ҳам дар симулятсия ва ҳам дар ченкуниҳо дида шуд.

Модел аксаран майдони фарогирии воқеиро андаке камтар пешгӯӣ кард. Муҳаққиқон ин тамоюли муҳофизакоронаро дар банақшагирии шабака нисбат ба пешгӯии аз ҳад хушбин бехатартар меҳисобанд. Аксари пайвастҳои беҳтар аз интизорӣ дар қиматҳои пасти RSSI ва наздики ҳади қабулкунанда сабт шуданд.

Ягона мусбати бардурӯғи равшан дар харитаи gateway-и шимолӣ дар нуқтае рух дод, ки симулятсия fade margin-и баландро интизор буд, аммо паёми саҳроӣ гирифта нашуд. Таҳқиқот сабаби дақиқи ин хатои ягона را муайян накард.

RSSI чиро нишон медиҳад?

RSSI қувваи сигнали радиои ба gateway расидаро бо dBm нишон медиҳад. Қимат ҳар қадар ба сифр наздик бошад, сигнал ҳамон қадар қавитар аст. Масалан, −100 dBm аз −120 dBm сигнали қавитарро ифода мекунад.

Дар харитаҳои саҳроӣ ченкуниҳо ба синфҳои зерин ҷудо шуданд:

• Қавитар аз −100 dBm,
• Аз −105 то −100 dBm,
• Аз −110 то −105 dBm,
• Аз −115 то −110 dBm,
• Аз −120 то −115 dBm,
• Заифтар аз −120 dBm.

Як бор қабул шудани паём дар RSSI-и паст худ аз худ нишон намедиҳад, ки дар он нуқта пайвасти доимӣ ва боэътимод вуҷуд дорад. Таносуби дарозмуддати расидани бастаҳо, шароити обу ҳаво ва самти бадани ҳайвон бояд алоҳида арзёбӣ шаванд.

Ҳаракати ҳайвонот ба холигиҳои фарогирӣ чӣ гуна таъсир карда метавонад?

Дар барномаҳои пайгирии ҳайвонот ҳамеша лозим нест, ки ҳар паём фавран гирифта шавад. Агар гӯсфанд муваққатан ба нуқтаи кӯр ворид шавад, чанд паём гум шуда метавонад; вақте ҳайвон ҳаракат карда ба минтақаи фарогирӣ бармегардад, ҷойгиршавиҳои баъдӣ гирифта мешаванд.

Аз ин рӯ муҳаққиқон талафи маҳдуди бастаҳоро барои пайгирии ҳайвонот қобили қабул ҳисоб карданд. Аммо таҳқиқот маълумоти дарозмуддати талафи бастаҳоро аз ҳаракати воқеии гӯсфандон пешниҳод намекунад. Ин арзёбӣ ба тарзи интизоршавандаи кори барнома асос ёфтааст.

Оё таҳқиқот алоқаи чӯпонҳоро мустақиман нишон додааст?

Не. Гарчанде дар унвон аз пайваст кардани ҳайвонот ва чӯпонҳо сухан меравад, баромади асосии санҷиши саҳроӣ дастрасии сенсорҳои мобилии LoRa ба gateway-ҳо буд. Алоқаи овозии чӯпонҳо, паёмнависӣ, истифодаи интернет ё иртиботи фавқулода дар таҷрибаи ҷудогонаи корбар чен нашудаанд.

Мавҷудияти ҷузъҳои Wi-Fi ва LTE/4G дар gateway-ҳо метавонад дар оянда сохтани хидматҳои маҳаллии корбарро имкон диҳад. Аммо натиҷаҳои мавҷуда фарогирӣ, иқтидор ё боэътимодии ин хидматҳоро тасдиқ намекунанд.

Таҳқиқот барои Туркия чӣ маъно дорад?

Тавр, Анатолияи Шарқӣ, чарогоҳҳои баландкӯҳи Баҳри Сиёҳ ва низомҳои чарогоҳии баландии Туркия метавонанд мушкилоти монанди топографияи ноҳамвор, инфрасохтори пароканда ва фарогирии қатъшавандаи мобилӣ дошта бошанд. Усули асосии пешниҳодшуда дар таҳқиқот барои шабакаи Туркия харитаи омодаи фарогирӣ намедиҳад; аммо чаҳорчӯбаи амалие пешниҳод мекунад, ки нақшаи насб бо кадом қадамҳо тартиб дода шавад.

Дар татбиқи Туркия модели рақамии маҳаллии баландӣ, пӯшиши растанӣ, қоидаҳои басомад, хусусиятҳои антеннаи gateway, роҳҳои воқеии ҳаракати рама, роҳҳои чарогоҳ, тавлиди энергия ва дастрасии backhaul-и мобилӣ бояд аз нав моделсозӣ шаванд. Ҷойҳои ду gateway ё қиматҳои RSSI-и гирифташуда дар Алпҳои Фаронса ба релефи Туркия мустақиман интиқол дода намешаванд.

Муҳимтарин ҷанбаи интиқолшавандаи усул ин аст, ки пеш аз бурдани таҷҳизоти вазнин ба саҳро нуқтаҳои эҳтимолӣ дар компютер филтр карда мешаванд. Ин равиш махсусан дар чарогоҳҳое, ки gateway бояд дур аз роҳи мошингард насб шавад, метавонад хароҷоти насб ва хавфи интихоби ҷойи номуваффақро кам кунад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Як gateway тамоми чарогоҳи ду нишебии муқобилро ба таври кофӣ фаро нагирифт.
• Симулятсияҳои бар асоси ITM тавонистанд нуқтаҳои қаторкӯҳи марказиро бо потенсиали баланди фарогирӣ муайян кунанд.
• Тарҳи ду-gateway фарогирии чарогоҳҳои шимолӣ ва ҷанубиро ба таври такмилдиҳанда васеъ кард.
• Конфигуратсияи якҷоя аз 43 нуқтаи ченкунӣ паём гирифт ва дар натиҷаҳои саҳроӣ танҳо ду манфии бардурӯғ дод.
• Намунаи ҷуғрофии фарогирии симулятсияҳо умуман бо ченкуниҳои саҳроӣ мувофиқ буд.
• Модел аксаран фарогирии воқеиро камтар пешгӯӣ карда, муҳофизакорона рафтор кард.
• Gateway-ҳои мустақили офтобӣ дар нуқтаҳои кӯҳии бе барқи шабакавӣ кор карда тавонистанд.
• Gateway-и дуюм ҳам васеъшавии фарогирӣ ва ҳам захирапазирии пайвастро таъмин кард.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот исбот намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки дар ҳар нуқтаи тамоми 5,77 km² фарогирии бефосила вуҷуд дорад.
• Фарогирии 13 нуқтаи намунагирии дастнорас мустақиман чен нашудааст.
• Санҷиши саҳроӣ бо ҳаракати дарозмуддати гӯсфандони воқеӣ иҷро нашудааст.
• Таносуби расидани бастаҳои ҳаррӯза ё мавсимӣ, иқтидори шабака ва бархӯрди бастаҳо омӯхта нашудаанд.
• Умри воқеии батарея ва сояафкании антенна аз ҷониби бадани ҳайвон чен нашудааст.
• Таъсири борон, барф, туман, растании зич ва шароити зимистон арзёбӣ нашудааст.
• Автономияи дарозмуддати энергияи офтобии gateway ба таври рақамӣ гузориш нашудааст.
• Иҷрои мустақими интернет ё алоқа барои чӯпонҳо санҷида нашудааст.
• Хароҷоти умумии насб, истифода ва нигоҳдории низом ҳисоб нашудааст.
• Танзимоти LoRa ғайр аз SF12 аз рӯи фарогирӣ ва истеъмоли энергия муқоиса нашудаанд.
• Нишон дода нашудааст, ки натиҷаҳо дар минтақаҳои дигари кӯҳӣ бо ҳамон шумора ва ҷойгиршавии gateway такрор мешаванд.

Дар оянда кадом корҳо бояд анҷом дода шаванд?

Дар марҳилаи баъдӣ дастгоҳҳои пайгирӣ бояд ба ҳайвоноти воқеӣ насб шуда, ҳафтаҳо ё моҳҳо кор кунанд. Чунин таҷриба метавонад таносуби расидани бастаҳо, самти ҳаракаткунандаи антенна, таъсири бадани ҳайвон ба сигнали радио, умри батарея ва тағйири пайвастшавиро дар давоми рӯз нишон диҳад.

Чен кардани минтақаҳои дастнорас бо ҳавопаймоҳои бесарнишин метавонад ҳалномаи фазоии санҷиши саҳроиро зиёд кунад. Истифодаи маълумоти баландии LiDAR ва пӯшиши растании баландҳалнома низ метавонад қаторкӯҳҳои хурд, чуқуриҳо ва монеаҳои маҳаллиро ба модел дақиқтар ворид кунад.

Spreading factor-ҳои гуногун, adaptive data rate, баландии гуногуни антенна ва тарҳҳои сабуктари gateway бояд якҷоя омӯхта шаванд. Махсусан интиқоли истгоҳҳои 75-килограммӣ ба масофаи зиёда аз як километр яке аз маҳдудиятҳои муҳими амалии густариши низом мебошад.

Усул ва бозёфтҳои таҳқиқот

Хулосаи тарҳи таҳқиқот

Таҷҳизоти gateway

Дастгоҳи пайгирии GNSS-LoRa

Параметрҳои симулятсия

Параметрҳои санҷиши саҳроӣ

Натиҷаҳои асосии фарогирӣ

Сатҳи далели бозёфтҳо

Маҳдудиятҳои усулӣ

• Танҳо SF12, 125 kHz ва coding rate-и 4/5 истифода шуданд.
• SF12 ҳассосияти баланд медиҳад, аммо истеъмоли энергия ва вақти ишғоли каналро зиёд мекунад.
• Фосилаи 400-метрии шабакаи намунагирӣ метавонад холигиҳои хурди фарогириро нишон надиҳад.
• Ба сенздаҳ нуқта аз сабаби бехатарии релеф рафта нашуд.
• Маълумоти баландии релеф тақрибан 30 метр ва пӯшиши замин тақрибан 100 метр ҳалнома дорад.
• Таъсири растанӣ ва сохторҳои хурди топографӣ метавонад дар модел пурра ифода нашавад.
• Ченкуниҳои саҳроӣ ба фасли тобистон тааллуқ доранд.
• Ченкуниҳо ба ҷои ҳаракати воқеии рама бо муҳаққиқони пиёда иҷро шуданд.
• Таносуби расидани бастаҳо, таъхир, иқтидори шабака ва шумораи дастгоҳҳои ҳамзамон арзёбӣ нашуд.
• Нигоҳдорӣ ва автономияи энергетикии дарозмуддати gateway-ҳо санҷида нашуд.
• Хароҷоти иқтисодӣ ё муқоисаи хароҷот бо технологияҳои алтернативии алоқа анҷом нашуд.
• Натиҷаҳо танҳо аз як минтақаи кӯҳӣ ва насби ду gateway ба даст омаданд.

Ёддошти манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот:Simulation-guided LoRaWAN deployment to connect livestock and shepherds in mountainous areas

Муаллифон ва тартиби онҳо: Théo Kriszt, Gaëlle Besche, Eliel González-García ва Jean-Baptiste Menassol.

Маълумоти саҳми баробар: Дар таҳқиқот изҳороти муаллифи аввали баробар ё саҳми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Jean-Baptiste Menassol; jean-baptiste.menassol@supagro.fr.

Муассиса: INRAE, CIRAD, L’Institut Agro Montpellier University, UMR SELMET, F-34000 Montpellier, France.

DOI: 10.2139/ssrn.6837409.

Журнал: Нашр ё қабул шудани таҳқиқот дар журнали peer-reviewed тасдиқ нашудааст.

Платформаи нашр: SSRN.

Ношири аслӣ: Барои версияи баррасишуда ношири журнали peer-reviewed вуҷуд надорад; таҳқиқот ҳамчун preprint дар SSRN пешниҳод шудааст.

Санаи нашр: 27 May 2026.

Навъи манбаъ: Preprint-и муҳандисии амалӣ, ки симулятсияи паҳншавии радиои бар асоси ITM, насби физикии gateway-и LoRaWAN ва ченкуниҳои саҳроии пиёдаро муттаҳид мекунад.

Вазъи peer review: Ин таҳқиқот аз peer review нагузаштааст. Натиҷаҳо набояд бе баррасии мустақили ҳакамӣ ва такрор дар минтақаҳои дигар ҳамчун стандарти умумии насб арзёбӣ шаванд.

Пайванди расмӣ:Сабти расмии таҳқиқот дар SSRN

Дастрасии маълумот: Муаллифон гузориш додаанд, ки скриптҳои таҳлил, маълумоти хом ва расмҳои тавлидшуда дар репозиторияи кушодаи GitHub мавҷуданд.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот аз ҷониби Лоиҳаи TechCare дар барномаи тадқиқот ва инноватсияи Horizon 2020-и Иттиҳоди Аврупо бо гранти 862050 дастгирӣ шудааст. Стипендияи доктории Théo Kriszt аз ҷониби L’Institut Agro Montpellier таъмин шуда, аз ҷониби Région Occitanie ва барномаи CPER якҷоя маблағгузорӣ шудааст.

Саҳми муаллифон: Théo Kriszt вазифаҳои консептуализатсия, идоракунии маълумот, таҳлили расмӣ, таҳқиқот, усул, захираҳо, нармафзор, назорат, санҷиш, визуализатсия ва навиштанро; Gaëlle Besche таҳқиқот ва захираҳоро; Eliel González-García маблағгузорӣ ва идоракунии лоиҳаро; Jean-Baptiste Menassol консептуализатсия, маблағгузорӣ, таҳқиқот, усул, идоракунии лоиҳа, захираҳо, назорат, санҷиш ва навиштанро иҷро кардааст.

Тазоди манфиатҳо: Муаллифон манфиати молиявӣ ё муносибати шахсии маълумеро, ки метавонад ба таҳқиқот таъсир расонад, гузориш надодаанд.

Ин мақолаи тоҷикӣ бо баррасии матни таҳқиқот, ҷадвалҳои таҷҳизот, харитаҳои моҳвораӣ ва топографӣ, нақшаҳои gateway ва дастгоҳи пайгирии GNSS, харитаҳои фарогирии симулятсия, аксҳои саҳроӣ, тақсимоти RSSI ва ҷадвали дақиқии пешгӯӣ омода шудааст. Мазмуни илмӣ бо таҳқиқоти боршуда маҳдуд шудааст; ғайр аз санҷиши ҳувияти манбаъ бозёфти нави илмии беруна илова нашудааст.

Муҳимтарин маҳдудияти доираи таҳқиқот ин аст, ки ҳадафи “пайваст кардани ҳайвонот ва чӯпонҳо” дар унвон аз ҳама ҷиҳат санҷида нашудааст. Пайгирии дарозмуддат дар рамаҳои воқеӣ, хидмати мустақими алоқа барои чӯпонҳо, устувории мавсимии шабака, умри воқеии батарея ва қобилияти иқтисодӣ арзёбӣ нашудаанд. Таҳқиқот асосан интихоби ҷойи gateway ва мувофиқати фарогирии симулятсия–саҳроро нишон медиҳад.