The Internet of Things (IoT) has transformed communication by enabling billions of devices to exchange data efficiently. LoRa (Long Range) and LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) have emerged as leading technologies within the Low Power Wide Area Network (LPWAN) domain, offering long-range communication with minimal energy consumption. However, LoRaWAN’s default Medium Access Control (MAC) layer, based on ALOHA, suffers from scalability, energy efficiency, and collision-related challenges. This thesis explores LoRa and LoRaWAN technology, focusing on the role of MAC protocols in network performance. It reviews alternative MAC layer proposals, including scheduled access protocols, mesh networks, collision avoidance mechanisms, and AI-based solutions. A specific Time Slot Division approach is proposed and evaluated through simulations using a JAVA-based emulator, demonstrating improved packet delivery rates (PDR) and reduced latency. The findings contribute to enhancing LoRaWAN’s efficiency for future IoT applications.

Το Internet of Things (IoT) έχει μεταμορφώσει την επικοινωνία επιτρέποντας σε δισεκατομμύρια συσκευές να ανταλλάσσουν δεδομένα αποτελεσματικά. Οι LoRa (Long Range) και LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) έχουν αναδειχθεί ως κορυφαίες τεχνολογίες στον τομέα Low Power Wide Area Network (LPWAN), προσφέροντας επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας με ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας. Ωστόσο, το προεπιλεγμένο επίπεδο Ελέγχου Πρόσβασης (MAC) του LoRaWAN, που βασίζεται στο ALOHA, υποφέρει από επεκτασιμότητα, ενεργειακή απόδοση και προκλήσεις που σχετίζονται με σύγκρουση. Αυτή η διατριβή διερευνά τις τεχνολογίες LoRa και LoRaWAN, εστιάζοντας στον ρόλο των πρωτοκόλλων MAC στην απόδοση του δικτύου. Εξετάζει εναλλακτικές προτάσεις επιπέδου MAC, συμπεριλαμβανομένων πρωτοκόλλων προγραμματισμένης πρόσβασης (scheduled access protocols), mesh networks,, μηχανισμών αποφυγής συγκρούσεων (collision avoidance mechanisms) και λύσεων που βασίζονται σε τεχνητή νοημοσύνη. Μια συγκεκριμένη προσέγγιση Time Slot Division προτείνεται και αξιολογείται μέσω προσομοιώσεων χρησιμοποιώντας έναν εξομοιωτή που βασίζεται σε JAVA, επιδεικνύοντας βελτιωμένους ρυθμούς παράδοσης πακέτων (PDR) και μειωμένη καθυστέρηση.