Wat is die faktore wat LoRaWAN-reeks beïnvloed

Wat is die faktore wat LoRaWAN-reeks beïnvloed
Faktore wat die LoRaWAN -reeks beïnvloed

Hierdie blogpos beskryf die omvang van die fisiese eienskappe van draadlose netwerke – especially the LoRaWAN range. The information presented supports the planning process and the assessment of use cases of LoRaWAN.

Ons sal ook die faktore wat die radioreeks en hul verhoudings beïnvloed, verduidelik, en voorbeelde van onafhanklike metings uit die werklike wêreld te evalueer.

Criteria for describing a network in radio technology

There are basically three characteristics that can be used to describe a network in radio technology:

• Range

• Data transfer speed

• Energy consumption

Dit is moeilik om ewe belangrik aan al drie kriteria te plaas, omdat die fisiese wette duidelike grense hieraan het: byvoorbeeld, LoRaWAN kan data oor lang afstande stuur met relatief min energie, maar teen 'n baie lae datatempo.

WiFi en Bluetooth kan hoë datatempo's behaal, maar die kragverbruik is relatief hoog en die omvang is klein. Alle slimfoongebruikers is maar al te goed vertroud met hierdie honger na energie. The base stations of the big telecom operators provide high data rates and relatively long distances but must provide a lot of energy to do so. Daarom, the power supply is an important factor in such installations.

reeks

Die kragoordragbalans

Die kragoordragbalans dui die kwaliteit van die radiotransmissiekanaal aan. Deur oordragkrag by te voeg (sender krag, Tx), ontvanger sensitiwiteit (ontvanger krag, Rx), antenna wins, en verlies aan vrye spasie (FSPL),dit kan bereken word.

LoRaWAN bereken die kragoordragbalans.
Padverlies verteenwoordig die hoeveelheid energie wat verlore gaan in vrye ruimte oor 'n afstand tussen Tx en Rx. Die verder weg is Tx van Rx af, hoe laer die energie. Padverlies word gewoonlik uitgedruk as :FSPL = (4πd / λ) 2 = (4πdf/c) 2(1) waar:

FSPL = (4πd / λ) 2 = (4πdf / c) 2 (1)

Waar beteken:

FSPL = Verlies van vrye ruimtepad
d = afstand tussen Tx en Rx in meter
f = frekwensie in Hertz

Daar is ook 'n wyd gebruikte logaritmiese formule vir verswakking in die vrye ruimte :FSPL (dB) = 20log10 (d) + 20log10 (f) -147.55 (2)

Twee keer die afstand (d) beteken 'n verlies van 6dB.

Aan die ontvangkant (Rx), die sensitiwiteit van die ontvangkant is die grootte wat die krag -emissiebalans beïnvloed. Die Rx -sensitiwiteit beskryf die minimum moontlike krag en termiese geraasverdraagsaamheid:
Rx sensitiwiteit = -174 + 10log10 (BW) + NF + SNR (3)

Waar beteken:
BW = bandwydte in Hz,
NF = geraasfaktor in dB,
SNR = sein tot geraas verhouding. Dit vertel hoe ver die sein gaan
moet met die geraas lê.

LoRaWAN se Rx is meer sensitief en dus beter as WLAN. Die uiterste geval van padverlies sonder om antennaversterking en ander vorme van vrye ruimte-demping in ag te neem: kragoordragbalans = Max is in die kwotasie voorgestel (4).
Rx sensitiwiteit (dB) – Maks. Tx krag (dB) (4)

'N Voorbeeld van die berekening van 'n LoRaWAN -kragoordragbalans:

Tx krag = 14 dBm
BW = 125KHz = 10log10 (125000) = 51
NF = 6 dB (die gateways in LoRaWAN -netwerke het laer NF -waardes)
SNR = -20 (vir SF = 12)

Hierdie getalle word in die formule ingevoer (3) lei tot 'n Rx -sensitiwiteit van -137 dBm

Rx sensitiwiteit = – 174 + 51 + 6 – 20 = -137 dBm

Die kragoordragbalans kan dan soos volg bereken word met behulp van formule (4):

krag transmissie balans = -137dB – 14dB = -151dB

Met die gespesifiseerde waardes, die LoRaWAN -reeks kragoordragbalans is 151 dB, sodat dit afstande van tot by kan oorkom 800 km onder optimale omstandighede (suiwer verswakking in die vrye ruimte). Die LoRaWAN -reeks is 702 km op die wêreldrekord.

Natuurlik, hierdie ideale waardes word nie onder werklike omstandighede bereik nie. Verskeie faktore is noodsaaklik hieroor.

Factors affecting LoRaWAN range

  • Verswakkingsfaktor vir vrye ruimte

Deur die afstand te verdubbel, LoRaWAN se verswakking in die vrye ruimte neem toe met 6dB, dus verswak radioverspreiding 'n logaritmiese funksie (sien die formule hieronder).

Behalwe vir die energieverlies wat deur die LoRaWAN -reeks veroorsaak word, weerkaatsing en breking van radiogolwe op voorwerpe kan ook veroorsaak dat radiogolwe oorvleuel.

  • Strukturele dempingsfaktor

Strukturele verswakkingskoëffisiënt Strukturele verswakking, dit is, die verswakking van radioseine terwyl dit deur verskillende hindernisse gaan, beïnvloed die ontvangs van gestuurde seine en verseker dat die seinreeks aansienlik verminder word. Byvoorbeeld, die glasverswakking is slegs 2dB. Dit raak veel minder as 'n betonmuur 30 sentimeter dik. Die onderstaande tabel toon die verskillende materiale en hul tipiese demping.

lorawan reeks

  • Fresnel sone faktor

Dit is noodsaaklik om soveel as moontlik reguit siglyn tussen sender en ontvanger te vestig as u effektief lang afstande wil aflê en 'n goeie kragoordragbalans wil kry. Sekere ruimtes tussen die siglyne van die radio -oordrag is Fresnel -streke. Die voortplanting van die golwe sal negatief beïnvloed word as daar voorwerpe in hierdie gebiede is, ondanks die gewone visuele kontak tussen die stuur- en ontvangantennas. Vir elke voorwerp in die Fresnel -gordel, die seinvlak daal en die LoRaWAN -reeks krimp (sien figuur).

Fresnel sone faktor

Omnidireksionele antennas is 'n algemene tegnologie wat in LoRaWAN -reeksnetwerke gebruik word. Dus, uitgestraalde energie versprei in die horisontale vlak en die netwerkknope en gateways is daar geleë. In Europa, Die oordragvermoë van die ISM -band is beperk tot 14 dBm op 868 MHz. 2.15 dBi is die maksimum antennaversterking.

  • Faktorverspreidingsfaktor

In LoRaWAN -netwerke, die spesifieke instelling van die data -oordragkoers gebruik verspreidingsfaktore (SF). Die LoRaWAN -netwerk gebruik SF7 tot SF12. As gevolg van sy gekwetterde verspreide spektrummodulasie en die verskillende faseverskuiwingsfrekwensies wat in die tjirp gebruik word, die LoRaWAN -netwerk is ongevoelig vir inmenging, vermeerdering en vervaag van veelpaaie. In LoRaWAN -reeksnetwerke, die Tx -kant gebruik tjirp om data te kodeer, terwyl die Rx -kant omgekeerde tjirp gebruik om seine te dekodeer. Hoeveel tjirpe word per sekonde gebruik, die definisie van die bitsnelheid en die hoeveelheid energie wat deur elke simbool uitgestraal word en die bereik van die LoRaWAN bereik kan word. Byvoorbeeld, die bitsnelheid van SF9 is vier keer stadiger as SF7, wat bereik kan word deur die skaalbaarheid van LoRaWAN. Hoe stadiger die bitrate, hoe hoër die energie en groter die omvang van elke datastel.

Faktorverspreidingsfaktor

Conclusion of the LoRaWAN range factors

Vervoer gelykmaking verwys na die maksimum transmissie reeks van die LoRaWAN netwerk.

Verspreiding van vrye ruimte beïnvloed. Deur die afstand te verdubbel, die verswakking van die vrye ruimte neem toe met 6dB.

Die weerkaatsing en breking van radiogolwe op hindernisse en die grond beïnvloed die vlak en reikwydte van die sein. In LoRaWAN -netwerke, die een kant van 'n radioskakel is gewoonlik naby die grond.

Die seinvlak aan die Rx -kant sal in die eerste Fresnel beïnvloed word en die afstand sal verkort word.

Die SF -waarde en senderreeks hang af van voortplantingstoestande. LoRaWAN -reeks laat outomatiese netwerkbestuur toe, gebruik ADR om die omvang van senders aan te pas. Sein-tot-geraas-verhouding (SNR), geraas faktor (NF) en bandwydte (BW) sal die Rx -sensitiwiteit beïnvloed.

How to increase LoRa and LoRaWAN range

In order to improve the network coverage of LoRaWAN technology, die volgende punte moet opgemerk word:

Gateway -ligging: Vestig sigbaarheid tussen Tx- en Rx -antennas. Verhoog die hoogte van antennas om die sigbaarheid tussen antennas te verbeter. Antennas is geskik vir gebruik in die buitelug eerder as binne.

Antenne keuse: Klassieke staafvormige antennas konsentreer energie op 'n horisontale vlak. Vermy hindernisse naby die antenna. Ook, hierdie moet altyd aan 'n kolom geheg word, nie die kant van die gebou nie. Die reikwydte moet vergroot word as die antenna noukeurig gekies en geoptimaliseer is vir antenna polarisasie en maksimum gedefinieerde antenna versterking.

Kies verbindingsmateriaal: gebruik kwaliteitproppe (N-proppe) en kabels (LMR 400 of ekwivalent, verlies minder as 1.5 per 100 dB). Om die verlies aan verbindingsmateriaal te verminder, Dit is ook belangrik om die verbindings tussen stasies en antennelengtes so kort as moontlik te hou.

Oor die algemeen, soos uiteengesit in hierdie artikel, LoRaWAN -reeks gateways moet geïnstalleer word om voldoende oorspanning en weerligbeskerming te verseker.

Geskryf deur --
DEEL HIERDIE POS