La plupart des réseaux WSN utilisent une bande passante industrielle, scientifique et médicale (ISM) sans licence, qui crée un phénomène probable d'interférence sur un canal donné. Le débit du système est influencé par les interférences car il peut être encombré, causant des pertes de paquets, des retransmissions, une instabilité de liaison et un comportement de protocole incohérent. Dans la recherche sur les réseaux de capteurs sans fil, la simulation est l’une des approches essentielles pour évaluer un protocole de système ou de performance. La précision des résultats estimés dépend des paramètres de simulation sélectionnés. Dans les analyses existantes sur WSN, des modèles d'interférence simples sont utilisés dans les simulations. Cependant, ces modèles d'interférence ne sont pas assez précis pour l'analyse pratique d'applications de réseau de capteurs sans fil. De plus, la croissance rapide dans le domaine des réseaux WSN implique la nécessité de créer de nouveaux simulateurs dotés de capacités plus spécifiques pour lutter contre les effets de propagation par brouillage et par trajets multiples. La recherche a pour objectif principal de rechercher un environnement de simulation approprié permettant aux chercheurs de vérifier de nouvelles idées et de comparer les solutions futures. / Most of WSNs use unlicensed Industrial, Scientific and Medical (ISM) frequency band that makes interference probable phenomenon on a given channel.System throughput gets influenced by the interference as it can congest wireless medium, cause packet drops, re-transmissions, link instability, and inconsistent protocol behavior. In wireless sensor network research, simulation is one of the essential approaches to asses and evaluate system or protocol performance. The accuracy of estimated results depends on selected simulation parameters. In existing analysis on WSN, simple interference models are used in simulations. However, these interference models are not accurate enough for practical wireless sensor network applications analysis.Moreover, the rapid growth in the field of WSNs entails the need of creating new simulators that have more specific capabilities to tackle interference and multipath propagation effects.Finding a suitable simulation environment that allows researchers to verify new ideas and compare proposed future solutions is main task of this research.

Internet of Things är ett begrepp som innebär att alla tänkbara enheter kan kommunicera med varandra. Utvecklingen är snabb och antalet uppkopplade enheter ökar enormt. Detta medför bland annat att samhället blir effektivare vilket innebär både ekonomiska och miljömässiga fördelar. Genom att göra parkeringsplatser smarta kan de lediga platserna snabbare lokaliseras vilket minskar både miljöpåverkan och bränslekostnad. Eftersom strömförsörjning kan vara ett problem vid en del parkeringsplatser undersöks huruvida det är möjligt att åstadkomma smarta parkeringsplatser baserat på en enhet utan extern strömförsörjning. Undersökningen görs genom att konstruera en prototyp och på den utvärdera ström- och effektförbrukning samt batteritid. Dessutom analyseras om en annan design på prototypen skulle prestera bättre genom att uppskatta strömförbrukningen för en sådan design och därefter beräkna effektförbrukning och batteritid. Prototypens konstruktion bestod av en ultraljudsgivare inklusive styrenhet, en mikrokontroller kallad mDot, ett 9 V-batteri och en strömbrytare. Med mDot:en kunde data sändas till en server via LoRaWAN. De utförda mätningarna och beräkningarna visade att prototypen drar mycket ström. En enhet med tillräcklig prestanda är dock möjlig att konstruera genom att utföra beräkningar i mDot:en istället för i ultraljudsgivarens styrenhet. Detta skulle minska strömförbrukningen vilket förlänger batteritiden. Uppskattningar visade även att batteritiden för en sådan enhet ökar exponentiellt mot tiden i viloläge. Slutsatsen är att batteritiden varierar beroende på hur enheten är designad samt hur länge enheten är i viloläge. Det är dock möjligt att konstruera en enhet utan extern strömförsörjning som har tillräckligt bra prestanda för att åstadkomma smarta parkeringsplatser. / Internet of Things is a term for describing that every imaginable device can communicate with each other. The development in the field is fast and the amount of connected devices increases at an enormous rate. This means that the society becomes more efficient and some part of this is economic as well as environmental benefits. By making parking lots smart, the vacant lots can be located more quickly thus reducing environmental impact and fuel cost. At some parking lots there is no power supply. This report investigates whether or not it is possible to achieve smart parking lots based on a device without external power supply. The investigation is done by constructing a prototype and evaluate its current and power consumption as well as its battery life. Furthermore, an investigation is done to find out if another design can perform better than the prototype. This is done by making assumptions of how another design might look and from that estimate its current consumption and then calculating power consumption and battery life. The prototype constructed existed of an ultrasonic sensor including control unit, a microcontroller called mDot, a 9 V battery and a power switch. The mDot was able to send data to a server via LoRaWAN. The performed measurements and calculations showed that the prototype used to much current. However, a device with sufficient performance is possible to construct by doing the computation in the mDot instead of in the ultrasonic sensors control unit. This would increase the battery life of the device. Estimations showed that the battery life of such a device increases exponentially to the sleep time. The conclusion is that the battery life will vary depending on the design and the sleep time of the device. It is however possible to design a device without external power supply that has sufficiently good performance to enable smart parking lots.

Les transmissions radio à longue portée et basse énergie ouvrent de nouveaux champs d'application pour les capteurs, en particulier pour la surveillance de l'environnement. Le protocole radio LoRa permet, par exemple, de connecter des capteurs à une distance pouvant aller jusqu'à dix kilomètres en ligne de visée. Cependant, la grande surface couverte amène plusieurs difficultés, telles que le placement spatial en regard de la topologie géographique, ou la variabilité de la latence des communications. Le positionnement dans I'environnement comporte également des contraintes liées à I'intérêt des points de mesure du phénomène physique. Les critères de conception de ces réseaux tranchent donc avec les méthodes existantes (disques) quand on s'attaque aux terrains complexes. Cette thèse décrit des techniques de simulation basées sur I'analyse géographique cellulaire pour calculer les couvertures radio à longue portée et déduire les caractéristiques radios dans ces situations. Comme la propagation radio n'est qu'un cas particulier de phénomènes physiques, on montre qu'une approche unifiée cellulaire permet de caractériser beaucoup de comportements physiques potentiels. Le cas des fortes pluies et des inondations est étudié. L'analyse de la géographie est réalisée en utilisant des outils de segmentation pour produire des systèmes cellulaires qui sont à leur tour traduits en code pour des calculs de haute performance. La thèse fournit des résultats d'expériences de terrain complexes pratiques en utilisant LoRa, permettant de qualifier l'exactitude de la simulation des couvertures, et les caractéristiques d'ordonnancement des communications. Nous produisons des tables de performance pour les simulations sur les unités de traitement graphique (GPUs) qui montrent que le choix d'une algorithmique parallèle est pertinent sur ces problèmes. / Long-range radio transmissions open new sensor application fields, in particular for environment monitoring. For example, the LoRa radio protocol enables to connect remote sensors at distance as long as ten kilometers in a line-of-sight. However, the large area covered also brings several difficulties, such as the placement of sensing devices in regard to topology in geography, or the variability of communication latency. Sensing the environment also carries constraints related to the inlerest of sensing points in relation with a physical phenomenon. Thus criteria for designs are evolving a lot from the existing methods, especially in complex terrains. This thesis describes simulation techniques based on geography analysis to compute long-range radio coverages and radio characteristics in these situations. As radio propagation is just a particular case of physical phenomena, it is shown how a unified approach also allows to characterize the behavior of potential physical risks. The case of heavy rainfall and flooding is investigated. Geography analysis is achieved using segmentation tools to produce cellular systems which are in turn translated into code for high-þerformance computations. The thesis provides results from practical complex terrain experiments using LoRa which confirm the accuracy of the simulation, and scheduling characteristics for sample networks. Performance tables are produced for these simulations on current Graphics Processing Units (GPUs).

Det här projektet syftar till att undersöka den energiförbrukning som krävs för att driva en krets som använder LoRa till trådlös kommunikation. Energiåtgången beräknas med hänsyn till de oberoende variablerna datamängd vid överföring samt antalet överföringar per dygn. Studien syftar till att undersöka vilken av de parametrarna som påverkar energiförbrukningen mest och vad det energieffektivaste förhållandet mellan dem är.   En mätutrustning togs fram genom kodning och inkapsling av ett utvecklingskort (NUCLEO-L037RZ) med ett tillhörande expansionskort för kommunikation över LoRa-nätverket (SX1272MB2DAS LoRa RF). Ett kodbibliotek laddades ner till kortet och modifierades för genomförandet av studien. I studien utfördes ett experiment för att ta fram tidsåtgången vid olika fall av dataöverföring. De beräknade värdena användes sedan för beräkning av energiåtgången i de olika fallen, genom teoretiska formler.   Resultatet visar att energiförbrukningen ökar mer med antal överföringar per dygn än en ökad datamängd per överföring. Resultatet av den här studien skulle kunna användas som kompletterande vägledning vid beslutsfattande av hur data ska överföras då LoRa används som kommunikationsmedel.   Studien undersökte enbart energiförbrukningen på utvecklingskortet NUCLEO-L037RZ med expansionskortet SX1272MB2DAS LoRa RF. Trots det borde resultatet vara applicerbart för andra LoRa-produkter. / This project aims to research the energy consumption required to run a circuit using LoRa for wireless communication. The energy consumption is calculated by taking the independent variables for the data set, and the number of transmissions per day into account. The study aims to research which one of these parameters affects the energy consumption the most and what the most energy efficient ratio between them are.   A measuring device was developed by programming a development board and installing it in a chassis. The development board (NUCLEO-L037R) has an attachable expansion board for LoRa-communication (SX1272MB2DAS LoRa RF). A code library was downloaded in order to run the board and then modified to suit the research. In the study, one experiment was performed in order to obtain the time required for a transmission, depending on the size of the data sets. The calculated time intervals were then used in a physical formula, to calculate the theoretical energy consumption for each case.   The results show that increasing the number of transmissions per day requires more energy than increasing the size of the data set. The results of this study could be used as a complementary guide for making decisions regarding how data is going to be transmitted using LoRa as a means of communication.   The study only investigated the energy consumption on the development board NUCLEO-L037RZ including the expansion board SX1272MB2DAS LoRa RF. Even so, the result should be applicable on other LoRa products as well.

Low-Power Wide-Area Networks, LPWANs, achieve long communication ranges with a low energy consumption by communicating at low bit rates. Most LPWAN devices are battery powered and are required to operate for an extended period of time, which stresses the requirements for energy efficiency. This thesis investigates the energy consumption of LPWAN devices operating in the Industrial, Scientific and Medical, ISM, band and how use cases affect the consumption. Specifically, LoRa/LoRaWAN and Sigfox are examined. Their key characteristics are described and energy consumption is modelled. The models are verified by comparing the model outputs with measured power consumption of LoRa and Sigfox devices. Through the models, design parameters are investigated with regards to consumption, and product lifetime are estimated. The influence of use cases on energy consumption is explored by measuring the Package Delivery Ratio, PDR, at different ranges using various bit transmission rates.The results showed that the bitrate, data redundancy and protocol overhead were among parameters which could be used to optimise energy efficiency. It was also shown, that the device lifetimes could be significantly increased by increasing the transmission interval and removing message acknowledgements. Realistically, LoRa devices can have a lifetime of more than 10 years and Sigfox 3 years, using a 2800 mWh battery. The use case tests showed that a 100 % PDR should not be expected at any bitrate, but lower bitrates and messaging redundancy increase the likelihood of a successful package delivery. Hence, there is a tradeoff between low energy consumption and range/reliability. Additionally, it was found that a low node to gateway distance and a high gateway density increase the probability of a successful transaction. Thus, the power consumption is tightly coupled to the network configuration. / Low-Power Wide-Area Networks, LPWANs, uppnår långa kommunikationsräckvidder med låg energiförbrukning genom att kommunicera med låga bithastigheter. De flesta enheter är batteridrivna och måste operera över längre tid, vilket ökar kraven för energieffektivitet. Denna avhandling undersöker energiförbrukningen för LPWAN enheter i det industriella, vetenskapliga och medicinska ISM bandet och hur olika användningsfall påverkar förbrukningen. Specifikt undersöks LoRa/LoRaWAN och Sigfox. Deras viktigaste egenskaper beskrivs och deras energiförbrukning modelleras. Modellerna verifieras genom att jämföra resultaten från modellerna med uppmätt effektförbrukning av LoRa och Sigfox-enheter. Genom modellerna undersöks även designparametrar med avseende på strömkonsumtion och produktens livslängd uppskattas. Påverkan användningsfall har på energiförbrukning undersöks genom att mäta Package Delivery Ratio, PDR, vid olika avstånd och bitöverföringshastigheter.Resultaten visade att bitraten, dataredundansen och protokollstorleken var bland parametrar som kunde användas för att optimera energieffektiviteten. Det visades också att enhetens livslängd kunde ökas signifikant genom att öka överföringsintervallet och ta bort meddelandebekräftelser. Realistiskt kan LoRaenheter ha en livslängd på mer än 10 år och Sigfox 3 år, med ett batteri på 2800 mWh. Resultatet av olika test visade att en 100 % PDR inte bör förväntas vid någon bitrate, men lägre bitrater och redundans för meddelanden ökar sannolikheten för en paketleverans. Det finns därför en avvägning mellan låg energiförbrukning och räckvidd och sannolikheten för en lyckad packetleverans. Dessutom konstaterades att en låg nod till gateway-avstånd och en hög gateway-densitet ökar sannolikheten för att transaktioner lyckas. Således är energiförbrukningen tätt kopplad till nätverkskonfigurationen.

The exponential growth of research and deployment of 5G networks has led to an increased interest in massive Machine Type Communications (mMTC), as we are on the quest to connect all devices. This can be attributed to the constant development of long-distance and low-powered Internet-of- Things (IoT) technologies, or, Low Power Wide Area Network (LPWAN) technologies such as Long-Range (LoRa) and Narrow Band- IoT (NB-IoT). These technologies are gaining prominence in the IoT domain as the number of LPWAN connected devices has doubled from 2018 to 2019. This increase in devices warrants a proportional number of gateways to push the data to the Internet for further analytics. The traditional LPWAN architectures do not provide dynamic scaling of resources or energy-efficient solutions. Thus, a Cloud-Native (CN) split architecture based on the functional characteristics of the components is a necessity. In this work, a software-based implementation of the LoRa stack on GNU Radio is designed and implemented using Software-Defined Radio (SDR). The LoRa gateway is implemented in software completely, replicating the functions of the hardware for communicating with any LoRa Network Server. Several experiments with different setups have been performed on the testbed to measure the resource utilization and packet delay of the LoRa Physical (PHY) and Medium Access Control (MAC) layers. Also, the testbed has been moved into Docker containers to emulate a cloud-based platform and make the transition faster. Higher throughput and lower delay (Improvement in the range of 1.3x - 6.7x) were recorded upon splitting the testbed into Radio Head (RH) and Edge containers. Finally, three potential functional split architectures including the gateway have been discussed while providing a fair trade-off between pooling gain and consumed bandwidth for a CN split architecture. / Den exponentiella tillväxten av forskning och distribution av 5G-nät har lett till ett ökat intresse för massive Machine Type Communicationsn (mMTC) eftersom vi är på jakt att ansluta alla enheter. Detta kan tillskrivas den ständiga utvecklingen av långdistans- och lågdrivna Internet-of-Things-teknologier (IoT) -teknologier, eller, Low Power Wide Area Network (LPWAN) tekniker som Long-Range (LoRa) och Narrow Band- IoT (NB-IoT). Dessa teknologier blir framträdande inom IoT-domänen eftersom antalet LPWAN-anslutna enheter har fördubblats från 2018 till 2019. Denna ökning av enheterna motiverar ett proportionellt antal portar för att driva data till Internet för ytterligare analys. De traditionella LPWAN-arkitekturerna ger inte dynamisk skalning av resurser eller energieffektiva lösningar. Således är en moln-infödd delad arkitektur baserad på funktionernas egenskaper hos komponenterna en nödvändighet. I detta arbete designas och implementeras en programvarubaserad implementering av LoRa-stacken på GNU Radio med hjälp av Software- Defined Radio (SDR). LoRa-gatewayen implementeras i mjukvara fullständigt, vilket replikerar maskinvarans funktioner för att kommunicera med någon LoRaNetwork Server. Flera experiment med olika inställningar har utförts på testbädden för att mäta resursutnyttjandet och paketfördröjningen för LoRa Physical (PHY) och Medium Access Control (MAC) -skikten. Testbädden har också flyttats in i Docker-behållare för att emulera en molnbaserad plattform och göra övergången snabbare. Högre genomströmning och lägre fördröjning (Förbättring inom intervallet 1,3x - 6,7x) registrerades vid uppdelning av testbädden i Radio Head (RH) och Edge containrar. Slutligen har tre potentiella funktionella splitarkitekturer inklusive gateway diskuterats samtidigt som det ger en rättvis avvägning mellan pooling av vinst och förbrukad bandbredd.

With the increased popularity of the Internet of Things (IoT) and vehicle tracking, long range communication alternatives become essential for connecting a large number of units in a network.In areas where no coverage from existing technologies is available such as rural areas, the need for a solution presents itself. This thesis aims to examine the validity of using a Peer-to-Peer network structure to send geolocation information among nodes in a network using the Long Range (LoRa) protocol as opposed to using Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) structure. The research question that was used was the following: “Can LoRa be used for P2P networking to exchange geolocation messages in rural areas?”By developing two modules using Raspberry Pi and Dragino LoRa/GPS shields, a prototype system could be created in order to test the performance of the network. The modules were tested in a rural area outside of Stockholm, Sweden.Together with field test data from the prototype and existing network loss models the network performance was evaluated. Due to testing conditions a theoretical maximum communication range of around 12 km was established using this data. Therefore using Peer-to-Peer LoRa for geolocation purposes in rural areas was concluded viable. / Sakernas internet och fordonsspårning är två trender som ökar i popularitet i en rasande fart. Med detta ökar kraven på fler kommunikationsalternativ för att koppla upp ett stort antal enheter i ett nätverk med en lång räckvidd.I områden såsom på landsbygden kan täckning av nuvarande teknologier kan vara bristfällande. För att lösa detta problem presenterar detta arbete en föreslagen lösning. Målet med arbetet är att undersöka giltigheten i att använda en Peer-to-Peer nätverksstruktur för att skicka platsinformation inom ett nätverk med hjälp av Long Range (LoRa)-protokollet. I tidigare arbeten har detta mestadels gjorts med hjälp av ett Long Range Wide Area Network (LoRaWAN). Frågan som undersöktes i arbetet var följande: ”Kan LoRa användas för P2P nätverkande för att utbyta platsinformation i landsbygdsområden?”För att undersöka giltigheten av denna idé utvecklades en prototyp i form av två moduler som använder sig av varsin Raspberry Pi och Dragino LoRa/GPS tillägg. Dessa system kunde senare användas för att testas i ett landsbygdsområde utanför Stockholm.Tillsammans med data från fälttester med prototypen och modeller över fädning i ett nätverk utvärderades nätverkets prestanda. På grund av förhållanden i testmiljön bestämdes en teoretisk maximal räckvidd på runt 12 km. Med denna information dras slutsatsen att användandet av Peerto-Peer LoRa för platsinformation i landsbygdsområden är giltigt.

This report explores the design of a system for remotely switching electronics on and off within a range of at least 15 km, to be used with battery driven radio nodes for outdoor Wi-Fi network bridging. The application of the network bridges are connecting to remote networks, should Internet infrastructure fail during an emergency.The problem statement for the report was “What is a suitable radio link technology for use in a remote controlled electrical switch system and how should it best be put to use?” To answer the question, delimitation was done to exploring Low Power Wide Area Network (LPWAN) link technologies, due to their prior use within power constrained devices.Long Range-radio, abbreviated LoRa, is a LPWAN radio modulation technique and was determined to be a good candidate as a suitable link technology for the remote electrical switch system. The range of LoRa is achieved by drastically lowering the data rate of the transmission, and is suitable for battery-powered or energy harvesting devices such as those found in the field of Internet of Things.A LoRa-based transmitter and receiver pair was implemented, and measured to have a packet delivery ratio of over 95% at a distance of 2 km, measured between two bridges. Data at further distances could not be accurately determined, because of the LoRa transceiver giving faulty readings.No conclusion could be made about the suitability for using a LoRa based system to solve the problem, partially due to an improper method for testing the radio performance was used, and partially due to an inconclusive measurement result. / Denna rapport utforskar designen av ett system för att fjärrstyrt slå på eller av elektronik över ett avstånd på minst 15 km, för att användas med batteridrivna radionoder för nätverksbryggning utomhus med Wi-Fi. Tillämpningsområdet för nätverksbryggorna är att koppla samman avlägsna nätverk, om Internetinfrastruktur skulle sluta fungera vid en nödsituation.Problemställningen för rapporten var ”Vad är en lämplig radiolänksteknik att använda i ett fjärrstyrt elektriskt strömbrytarsystem, och hur ska det bäst brukas?”. För att svara på frågan gjordes en avgränsning att utforska Low Power Wide Area Network (LPWAN)-länktekniker, på grund av deras tidigare användning inom effektbegränsade enheter.Long Range-radio, förkortat LoRa, är en radiomodulationsteknik som används för att skicka data över långa avstånd med energibegränsade enheter. LoRa:s räckvidd uppnås genom att drastiskt sänka datatakten, och lämpar sig för bruk i batteridrivna eller energiskördande enheter, likt de som återfinns inom fältet Internet of Things.Ett LoRa-baserat sändaroch mottagarpar implementerades, och uppmättes till att ha en paketlevereringsmängd på över 95% vid ett avstånd på 2 km, mätt mellan två broar. Data vid större avstånd kunde inte bli bestämt noggrant, eftersom LoRa transceivern gav felaktiga avläsningar. Ingen slutsats kunde göras för lämpligheten för att använda ett LoRa-baserat system för att lösa problemet, delvist för att en olämplig metod för att testa radions prestanda använts, och delvist på grund av ett ofullständigt mätresultat.

This thesis investigates Parameter-Efficient Fine-Tuning (PEFT) methods, specifically Low-Rank Adaptation (LoRA) (Hu et al. 2021) and Adapters (Houlsby et al. 2019), using the General Language Understanding Evaluation (GLUE) dataset (Wang et al. 2019). The primary focus is to evaluate the effectiveness and efficiency of these methods in fine-tuning pre-trained language models. Additionally, we introduce a novel application by applying the methodology from Yang et al. 2024 to the adapter module weights. We utilize Laplace approximations over both the LoRA (Yang et al. 2024, Daxberger et al. 2022a) and the newly adapted Adapter weights, assessing the Expected Calibration Error (ECE) and Negative Log-Likelihood (NLL). Furthermore, we discuss practical considerations such as training time, memory usage, and storage space implications of these PEFT techniques. The findings provide valuable insights into the trade-offs and benefits of using LoRA and Adapters for fine-tuning in resource-constrained environments.

Internet of Things changes our world with everything we have around us, our everyday things will be connected to the Internet. According to experts, in two years there will be up to 29 billion devices connected to the Internet. With all of the information that is produced it is important to keep the communication secure, otherwise there can be serious problems in the future. Therefore the objective with this study has been to investigate the area of jamming attacks on wireless communication for Internet of Things, more specifically on LoRa and WiFi technologies. This was made by a literature study to research about Internet of Things, the industrial side of it, the two communication technologies and wireless jamming of them. Additionally to this a small scale test bed system consisting of two LoRa nodes (an Arduino and a LoRa gateway), two WiFi nodes (a laptop and router) and a software defined radio frequency jammer (a HackRF One) were set up. Jamming was performed on the system and evaluated form the perspective of a typical industrial Internet of Things scenario. The testing on the system was done by measuring the received signal strength index, round trip time for a message and packet losses. The study showed that the WiFi communication broke down completely while the LoRa communication stood strong up to the jammer. This concluded that LoRa communication is secure for a typical Internet of Things scenario, from this particular jamming device, or a similar one.