Low-cost, lightweight IoT platform with custom LPWAN LoRa integration

Abstract

In this thesis, we present our IoT platform developed by using open source technologies, following a flexible component approach. The platform architecture is divided into multiple layers providing the flexibility required in order to allow the integration of custom gateways and application servers. The proposed IoT platform supports Low Power Wide Area Networks (LPWAN) integration, such as LoRa, using a custom network server implementation. The network server supports uplink/downlink communications with a Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) interface. This work may be applied in remote places, for example, in rural areas in order to support the deployment of IoT solutions. To support multiple IoT enabled devices through different network types, a multi-protocol approach is intended for the proposed platform. The main goal of our research is to provide a low-cost, lightweight, multi-protocol, as a custom LoRa implementation alternative, that supports, IoT applications, gateways, devices, and their respective sensors/actuators.

Nesta tese, é apresentada uma plataforma IoT desenvolvida através da utilização de tecnologias open source, seguindo uma abordagem de componentes flexíveis. A arquitectura da plataforma está dividida em múltiplas camadas providenciando assim a flexibilidade necessária para permitir a integração de gateways e application servers personalizados. A plataforma IoT proposta suporta a integração de tecnologias Low Power Wide Area Network (LPWAN), tal como LoRa, recorrendo a uma implementação adaptada no network server. O network server suporta comunicações uplink/downlink com uma interface Message Queing Telemetry Transport (MQTT). Este trabalho pode ser aplicado em zonas remotas, como por exemplo, em áreas rurais com o objetivo de suportar o desenvolvimento de soluções IoT. Para que seja possível sustentar vários aparelhos IoT através de diferentes tipos de networks, é necessária uma abordagem multi-protocolar para a plataforma proposta. O principal objetivo desta pesquisa foi providenciar uma alternativa de baixo custo, multi-protocolar e leve, com a implementação de tecnologias longo alcance que sustente aplicações IoT, gateways, aparelhos e os seus respetivos sensores/atuadores.