Hoe om die netwerkvermoë van LoRaWAN Gateway te bereken?

Hoe om die netwerkvermoë van LoRaWAN Gateway te bereken?
How to calculate the network capacity of lorawan gateway

Vir diegene wat 'n moet koop LoRaWAN -poort, miskien is die belangrikste vraag: hoeveel nodusse kan 'n poort bevat? Ek het N -nodes, hoeveel LoRaWAN -gateways het ek nodig? Ongelukkig, daar is geen maklike antwoord op hierdie vraag nie.

Die aantal nodusse wat 'n enkele LoRaWAN -poort kan akkommodeer

Die aantal nodusse wat 'n enkele LoRaWAN -poort kan akkommodeer

 

1. Teoretiese waarde

As ons aanvaar dat 'n enkele gateway hoogstens 'n datapakkies per dag kan ontvang, en die toepassingspakketfrekwensie van elke node is b datapakkies per uur, dan word die teoretiese waarde van die maksimum aantal nodusse wat 'n enkele gateway kan akkommodeer soos volg bereken:

S = a/(24*b).

Byvoorbeeld, as 'n enkele LoRaWAN -gateway toegerus is met 'n SX1301 -chip, dit kan ontvang tot 1.5 miljoen datapakkies per dag. As die toepassingsfrekwensie is 1 pakkie per uur, dan teoreties die aantal nodusse waartoe die LoRaWAN -gateway toegang tot S = het 1,500,000 /(24*1) = 62500.

2. Werklike waarde

Die werklike waarde van die aantal nodusse wat 'n enkele gateway kan akkommodeer, is baie ingewikkelder as die berekening van die teoretiese waarde. Vir 'n sekere poort, die maksimum aantal datapakkies wat dit per dag kan ontvang, word ook bepaal. Die probleem lê in hoeveel pakkies elke knoop per dag stuur.

In dieselfde toepassings scenario, ons moet die totale datalengte wat elke dag deur die knoop gestuur word, bepaal. Maar, dit is onseker watter pakketlengte en stuurkoers die data van 'n sekere lengte gestuur moet word. As die pakkie lengte anders is, die aantal pakkies wat gestuur moet word, sal noodwendig anders wees.

Byvoorbeeld, onder verskillende seinsterkte, die verspreidingsfaktor SF wat gebruik word, is ook anders, dan is die lengte van die data wat gestuur kan word ook anders, en die lengte van die data wat elke keer gestuur kan word, is anders, wat lei tot die aantal pakkies wat verdeel moet word. Dit is nie dieselfde nie, sodat selfs as dieselfde gateway en dieselfde knoop gebruik word, die maksimum aantal nodusse wat deur 'n enkele poort geakkommodeer word, is nie dieselfde onder verskillende diensmodusse van die nodusse nie.

Vir 'n poort met 8 kanale, sonder LBT (monitor die kanaal voordat u die pakkie stuur), die spesifieke berekeningsformule is:

Die kanaalkapasiteit (dit is, die aantal nodusse) S = 8T / 2et0.

Tussen hulle, 8 verteenwoordig 8 kanale, T verteenwoordig die transmissie -interval, wat verband hou met die pakkie lengte en koers, 1/2e is die maksimum deurset van die basiese Aloha algoritme, e is 'n konstante, gelyk aan 2.718, en t0 verteenwoordig die ToA (Tyd op die lug) van 'n enkele pakkie. .

Onder die veronderstelling van 10-byte laai, die verband tussen koers en ToA word in die volgende tabel getoon.

10 byte laai, LoRaWAN koers

Tabel hierbo Ooreenstemmende tabel van LoRaWAN-koers en enkelpakket-lugvlugtyd ToA onder die veronderstelling van 10-byte laai

As 'n voorbeeld, as u die SX1301 -chip gebruik, in die afwesigheid van LBT (monitor die kanaal voordat u pakkies stuur), en die gemiddelde lugvlugtyd van elke pakkie t0 = 100 ms (vandaar t0 = 0.1s), 'n gemiddeld van elke pakkie word een keer per minuut gestuur ( Dus T = 60s), hoeveel sulke gemiddelde nodusse kan dan geakkommodeer word?? S = 8*60/(2*2.718*0.1)= 883, daarom, 883 nodusse kan gehuisves word.

Verder, die gebruik van verskillende algoritmes sal ook lei tot veranderinge in die maksimum deurset, wat sal lei tot veranderinge in die teoretiese kapasiteit.

Byvoorbeeld, as die voorvereistes aangepas word vir elke knoop met LBT -funksie, en die gesplete Aloha -algoritme word gebruik in plaas van die vorige basiese Aloha -algoritme vir evaluering, die maksimum deurset sal anders wees as gevolg van die verskillende algoritmes. Op hierdie oomblik, die maksimum deurset is 1/ e, dus die kanaalkapasiteit (dit is, die aantal nodusse) S = 8T / et0, dus, die teoretiese kapasiteit word verdubbel, dit is, 883*2= 1766 nodusse.

3. Ruwe skatting

As u nie wil bereken nie, dan kan ons die volgende eenvoudige verwysingsvoorbeelde gebruik om 'n ruwe skatting te maak.

In die geval van gateway -seindekking, 90% van die seinsterkte voldoen aan die koers bo SF9, as 50 grepe word met 'n frekwensie van 5s gestuur, 'n 8-kanaal-poort kan amper ooreenstem 40 terminale/nodes.

Die verband tussen frekwensie en kapasiteit is lineêr. Daarom, as die werklike vereiste frekwensie verander word na, byvoorbeeld, die oordragfrekwensie is 10s, dan kan die gevolgtrekking gemaak word dat die 8-kanaal gateway byna toegang kan verkry 80 terminale/nodes.

In die scenario waar ADR aangeskakel is en 90% van die terminale koers is groter as DR3 (SF9), die verhouding tussen grepe en kapasiteit is byna lineêr. Daarom, die grepe in die werklike scenario kan ook eenvoudig in die voorbeeld hierbo vervang word om 'n skatting te kry.

4. Sake wat aandag nodig het

  • Aantal gateways

Aangesien dit die beste is 1 nodus kan waarborg dat 2 ~ 3 gateways data kan ontvang, as dit volgens die bogenoemde metode bereken word, moet 'n totaal van N -gateways met alle nodusse ooreenstem, dan, in werklike gebruik, Dit word aanbeveel om 2N ~ 3N gateways te gebruik, in plaas van N gateways, stem ooreen met alle nodusse om te verseker dat data ontvang kan word.

  • Oordraginterval

Tensy daar 'n baie spesiale toepassing is, Dit word nie aanbeveel dat die stuurinterval minder as 5 sekondes is nie. Oor die algemeen, dit is beter om die interval na minstens die minuutvlak te stuur.

Die standaard LoRaWAN -protokol vereis ten minste 'n interval van 2s om 'n pakkie te stuur.

Wanneer SF stuur 64 grepe, die lug -koppelvlak tyd is reeds naby 3s. En as u nie aan die tydvereistes van LoRaWAN se luginterface voldoen nie, alhoewel die gateway slegs verantwoordelik is vir deursigtige transmissie, selfs al word die LoRaWAN -protokol nie nagekom nie, die fisiese laag kan steeds data ontvang, maar op hierdie tydstip moet die gebruiker self die pakketverlieskoers verifieer en toets.

Die aantal nodusse wat deur die LoRaWAN-gateway-multi-gateway geakkommodeer kan word

Die aantal nodusse wat deur die LoRaWAN-gateway-multi-gateway geakkommodeer kan word

In werklike toepassingscenario's, 'n enkele poort kan nie aan die dekking- en kapasiteitsvereistes voldoen nie.

As u aan 'n sekere seinverhouding voldoen, die gateway kan die seindata van SF7 ~ SF12 op dieselfde tyd ontvang. Die demodulasie- en dekkingsvermoë van 'n enkele poort is beperk, en hierdie kapasiteit kan teoreties bereik word, maar in die praktyk is dit moeiliker, maar multi-gateway-implementering kan die netwerkkapasiteit maksimeer. Daarom, in die praktyk, verskeie gateways word dikwels gebruik.

  1. Vaste tarief

As die tarief vasgestel is, as daar N gateways is, dan is die kapasiteit van meerdere gateways = die kapasiteit van 'n enkele gateway * N..

Tussen hulle, die kapasiteit van 'n enkele poort kan volgens die eerste deel bereken of beraam word.

  1. Skakel ADR aan

As ADR aangeskakel is, die kapasiteit van verskeie gateways verander nie lineêr nie.

Volgens die werklike meetresultate wat deur Smetech gepubliseer is, wanneer ADR aangeneem word, die kapasiteit van verskeie gateways> die kapasiteit van 'n enkele poort * N.^2.

Klein wenk: Behalwe die kapasiteit van die gateway, die toediening van ADR help ook om die kragverbruik te verminder, omdat die ADR -tegnologie die data -oordragkrag outomaties kan aanpas volgens die LoRa -seinkwaliteit. Die produkte van die RAK7249/RAK7258 -reeks ondersteun almal die ADR -funksie. Met die RAK -knoop, dit kan die emissiestroom van die LoRa -terminaal effektief verminder. Vir besonderhede, u kan ook na die artikel verwys “LoRa -terminale strategie vir lae kragontwikkeling”.

  1. Voorstelle vir die implementering van multi-gateway

  • Skakel ADR aan

Deur ADR moontlik te maak, kan die totale kapasiteit van bestaande gateways soveel as moontlik uitgebrei word op die voorwaarde van dieselfde aantal gateways.

  • Kies dieselfde frekwensie -implementering

Deur medefrekwensie-ontplooiing kan nodes met die naaste poort verbind word, maksimalisering van die ADR -effek van die netwerk. Die verbetering van die ADR -effek is om die snelheid van die knoop te optimaliseer. 'N Verhoging in koers beteken 'n afname in TOA, wat weer 'n toename in kapasiteit en 'n afname in kragverbruik beteken.

Daarom, as u verskeie gateways gebruik, Dit word aanbeveel om dieselfde frekwensie -implementering te gebruik, wat meer nodusse kan akkommodeer as die verskillende frekwensie -implementering. Slegs wanneer dieselfde frekwensie -implementering nie aan die kapasiteitsvereistes kan voldoen nie, die byvoeging van interfrekwensie-gateways word oorweeg.

  • Die implementeringsomvang is so 1 nodus kan deur 2 ~ 3 gateways ontvang word

Dit kan gesien word vir dieselfde aantal LoRaWAN -gateway, as u 'n groter aantal nodusse wil akkommodeer, u moet begin verbeter vanuit die volgende aspekte: kies die gepaste lengte van die data wat gestuur moet word, kies die poort met die LBT -funksie en gebruik 'n meer optimale algoritme, ADR aktiveer, kies mede-frekwensie-implementering.

Afsluiting

MOKOLora LoRaWAN -poort

Bogenoemde is hoe u die gateway -kapasiteit van die LoRaWAN -gateway kan bereken, wat die berekening van die aantal nodusse behels wat deur 'n enkele poort en veelvuldige poorte geakkommodeer kan word.

Geskryf deur --
DEEL HIERDIE POS