I denna del kommer resultaten att diskuteras och utvärderas. Dessutom kommer vidare utveckling av den presenterade lösningen så väl som förbättring av testmetoder att diskuteras. En utvärdering av potentialen som ligger hos spårningsteknik inom sjukhusverksamheten kommer även att göras.
5.1 Mätpunkter inom accepterat område
Andelen mätpunkter inom det accepterade området på 7 meter varierar stort mellan positionerna R1–R4. Även antalet mätningar som gjordes totalt i varje mätpunkt varierar, vilket kan ses ur tabell 1. Detta på grund av problem med uppkoppling av sensorn till positioneringssystemet. I positionen R1 var uppkopplingen relativt stabil och det kunde göras 99 mätningar varav 96 syns falla inom det accepterade området vilket motsvarar en andel på ungefär 97% och systemet antas därmed uppfylla tillräcklig prestanda för just denna mätpunkt. För de andra mätpunkterna däremot verkar detta inte vara fallet. En betydligt sämre uppkoppling i de övriga positionerna där sensorn till och med upphörde att fungera efter en kort tid är förmodligen orsaken till sämre mätresultat. Ur tabell 1 läses andelen mätningar inom accepterat område i R3 till endast 44% medan för R2 och R4 ligger denna andel på ungefär 76% respektive 78%. Notera även att för R3 samt R4 kunde Traxmate endast ta emot 18 respektive 9 mätningar, vilket är ett betydligt lägre antal än för R1.
SF värdet hos de använda sensorerna angavs varken från uppdragsgivaren eller tillverkare, men detta har en avgörande betydelse för sensitivitet av mottagen signalstyrkan. Därför antas denna för analysens syfte till värdet SF12, vilket är det högsta möjliga värdet. Från tabeller som återfinns i [9] ges därmed sensitivitet på –136 dBm för mottagen signal. Vidare beror uppkoppling på hur god kvalité LoRa signalen är från sensor till Gateway, där ett lågt värde på sensitiviteten är att föredra. Denna kvalité minskar dels när sensorns avstånd till Gateway ökar dels när det finns hinder som signalen från sensorn behöver transporteras igenom för att nå Gateway. Figur 3 visar att från positionen R1 till Gateway finns det inga hinder samtidigt som denna position är placerad närmast Gateway. Kvalité på den mottagna signalen i
Gateway bör vara god och indikerar således att majoriteten av mätningar som gjordes för position R1 blir mottagna av Gateway, vilket stämmer överens med tabell 1. I området mellan positionen R2 och Gateway finns det relativt få hinder. Denna position ligger även näst närmst själva Gatewayn. Detta borde leda till att relativt många mätningar i denna position togs emot av Gateway, tabell 1 antyder dock att endast 46 st mätningar gjordes vilket är mindre än förväntat. För positionerna R3 och R4 bör antalet mottagna mätningar vara något färre än för positionerna R1 och R2 på grund av det längre avståndet till Gateway, se figur 3. Däremot finns det inga hinder mellan position R4 och Gateway, vilket leder till att majoriteten av de mätningar som faktiskt gjordes bör bli mottagna av Gateway. Från tabell 1 kan det dock urskiljas att antalet mottagna mätningar i R4 är enbart hälften så många som för position R3, vilket är ett oväntat resultat då avståndet mellan dessa positioner är relativt litet.
14
LoRa är å andra sidan framtaget för att täcka stora ytor, vilket gör att dessa två parametrar inte borde har såpass stor inverkan över det lilla försöksområdet. En möjlig orsak till de låga värdena för antalet mätningar är att mjukvaran i sensorerna som användes inte är tillräckligt utvecklade för denna mängd mätningar. Resultaten för dessa mätvärden indikerar därmed att positioneringssystemet inte är tillräckligt för att uppnå önskad prestanda. Eftersom det inte var möjligt att göra fler mätningar i särskilt R3 och R4 är det svårt att förutse LoRa:s verkliga potential i sjukhusmiljön och det kommer att krävas fler mätningar för att göra en ärlig bedömning om hur väl systemet kommer att fungera.
5.2 Noggrannhet för positioneringssystemet
Noggrannheten för positioneringssystemet varierar mellan de olika mätpunkterna. Ur tabell 2 ger endast de två mätpunkterna R1 och R4 med respektive uppmätt noggrannhet på 1,5455 meter samt 2,1111 meter önskat resultat. Resterande punkter ligger således utanför denna gräns och systemet antas därmed inte med säkerhet uppfylla noggrannhet för positionering i andra godtyckliga mätpunkter i försöksområdet.
De varierande resultaten för noggrannhet kan bero på en rad olika faktorer. Den främsta faktor kan vara antalet Wi – Fi accesspunkter i ett närliggande område som sensorn kan få kontakt med samt att dessa är fördelade homogent runt sensorn. Ur figur 4 syns att antalet närliggande accesspunkter är klart lägre i R2 jämfört med resterande mätpunkter, vilket stämmer överens med en betydligt sämre noggrannhet för punkten ur tabell 2. Dessutom beror även noggrannheten på vilken Wi – Fi accesspunkt sensorn väljer att hämta
information från. Ett större avstånd mellan sensorn och Wi – Fi accesspunkten ger således större sfäriska ytor för beräkning av sensorns position genom triangulering. Detta ger i sin tur ett större skärningsområde mellan dessa ytor där sensorn kan befinna sig vilket gör att osäkerheten för positionsberäkningen ökar. Slutligen kommer noggrannheten att försämras med en ökad osäkerhet.
5.3 Signalstyrka
Från figur 5 a och b kan ett tydligt samband över signalstyrkan som varierar mellan mätpunkter urskiljas. Positionen R1 har både störst spridning och den starkaste
signalstyrkan. Därefter har positionen R2 en större spridning i signalstyrkorna i jämförelse med position R3 och position R4.
Signalstyrkan är som tidigare nämnt ett mått som är uppmätt mellan sensorns verkliga placering och de närliggande Wi-Fi accesspunkterna. De visuella resultaten i figur 5 a och b visar enbart ett medelvärde på de signalstyrkor som uppmättes genom trilateration för
sensorns placering där signalstyrkan angav radien för de sfäriska ytorna som användes för att bestämma positioneringen. Utifrån detta medelvärde på signalstyrkan kan ett samband till medelvärdet för radien till dessa sfäriska ytor påvisa vilka Wi-Fi accesspunkter sensorn hämtat information ifrån för positionsbestämningen.
För positionen R1 kan det konstateras att sensorn har använt sig utav Wi-Fi accesspunkter som ligger på ett varierat avstånd från själva sensorns placering. Detta kan bekräftas vara en möjlig väg för att göra en positionsbestämning då tillgången till Wi-Fi accesspunkter runt om R1 är god, se figur 4. God tillgång på Wi-Fi accesspunkter syftar här till att densiteten av dessa accesspunkter i ett närliggande område är hög. Vidare kan det även för position R2 noteras att Wi-Fi accesspunkter på olika avstånd till sensorn har valts. Från figur 4 kan det
observeras att tillgången på dessa accesspunkter runt R2 inte är lika god som för positionen R1. Detta tillsammans med resultaten från tabell 2 tyder på att tillgången till Wi-Fi
accesspunkter och noggrannheten för positionsbestämningen har ett samband.
I figur 5 som visar variationen av signalstyrkan kan det även där ses att sensorn har valt att hämta informationen från Wi-Fi accesspunkter med ett varierat avstånd. Från teorin om trilateration bör sensorn välja de accesspunkter som är närmast, vilket figur 5 påvisar tydligt att så är inte fallet i detta projekt. Detta visar därmed tecken på att mjukvaran i sensorn inte är helt enhetlig med teorin.
Slutligen påvisar figur 6 att samtliga uppmätta signalstyrkor mellan positionerna och
accesspunkterna antar värden inom ett intervall vilka stämmer överens med värden angivna i [10]. Detta tyder på att signalstyrkan är tillräckligt bra för den omgivning som mätningarna gjordes i.
5.4 Väntetid av signal
Väntetiden för en mottagen signal varierar ytterst lite mellan de olika positionerna. Under testfallen användes enbart en sensor, vilket gör att denna studie kan varken utvärdera hur positioneringssystemet eller LoRaWAN tekniken hanterar en större mängd sensorer. Möjliga faktorer som skulle kunna påverkas vid ett sådant fall är delvis väntetiden och försämrad kvalité på signalöverföringen. Resultaten visade god uppdateringstid för en mottagen signal, men studier med flertal sensor bör göras för att med säkerhet kunna ge en tillförlitlig
bedömning av dess tillämpning för ett sjukhus.
5.5 Framtida utvecklingar och appliceringar
Utifrån diskussionen framgår det att LoRa och LoRaWAN tillämpningar på sjukhusmiljö allena har uppnått goda resultat utefter de förhållanden testfallen utfördes inom. Däremot utfördes testfallen enbart med en sensor i taget, vilket inte är likmätigt med den dagliga rullstolsverksamheten som testerna syftar på att utvärdera. Enligt simuleringar i [9] för en enskild Gateways kapacitet kan antalet sensorer uppgå mot 3500 för att förlusten av information skall vara under 6%, vilket i detta projekt låter hoppfullt. Däremot som [9]
nämner påverkas en Gateways kapacitet beroende på vilken SF som används samt miljön den är placerad i. Därför bör förslagsvis vidare studier med flertalet sensorer göras i kombinationen med en jämförelse med ett ökat antal Gateways.
Slutligen bör det anmärkas att Gatewayn placerades i ett hörn vid sjukhusets ingång, vilket inte optimerar RF-signalens täckning över testområdet. Tidigare studier om Gatewayns placering har noterats av båda studierna [10] och [11], vilka påvisar att signalstyrkan både minskar markant med avståndet i vertikal och horisontell riktning. Däremot anser både sjukhusets ledning samt Medsen och Sensy att signalstyrkan är tillräcklig för tillämpning av LoRaWAN applikationer inomhus. För vidare studier bör Gatewayen således placeras centralt i området som skall testas för att positioner för såväl latitud som longitud, men även för förflyttning mellan nivåplanen. Framtida studier bör även ta i beaktning att en Gateway har en begränsad kapacitet när antalet sensorer ökar, således kan flertalet Gateways behövas för att säkerställa tillräcklig signalstyrka över hela sjukhusområdet.
16