Voor degenen die een moeten kopen LoRaWAN-gateway, misschien wel de belangrijkste vraag is:: hoeveel knooppunten kan een gateway bevatten? Ik heb N-knooppunten, hoeveel LoRaWAN-gateways heb ik nodig?? helaas, er is geen eenvoudig antwoord op deze vraag.
Het aantal knooppunten dat een enkele LoRaWAN-gateway kan accommoderen
1. theoretische waarde
Ervan uitgaande dat een enkele gateway maximaal een datapakket per dag kan ontvangen, en de applicatiepakketfrequentie van elk knooppunt is b datapakketten per uur, dan wordt de theoretische waarde van het maximale aantal knooppunten dat een enkele gateway kan accommoderen als volgt berekend::
S=a/(24*B).
Bijvoorbeeld, als een enkele LoRaWAN-gateway is uitgerust met een SX1301-chip, het kan ontvangen tot 1.5 miljoen datapakketten per dag. Als de toepassingsfrequentie is 1 pakket per uur, dan theoretisch het aantal knooppunten waartoe de LoRaWAN-gateway toegang heeft S = 1,500,000 /(24*1) = 62500.
2. Werkelijke waarde
De werkelijke waarde van het aantal knooppunten dat een enkele gateway kan accommoderen, is veel gecompliceerder dan de berekening van de theoretische waarde. Voor een bepaalde gateway, het maximale aantal datapakketten dat het per dag kan ontvangen wordt ook bepaald. De moeilijkheid ligt in het aantal pakketten dat elk knooppunt per dag verzendt.
In hetzelfde toepassingsscenario, we moeten de totale gegevenslengte bepalen die elke dag door het knooppunt wordt verzonden. echter, het is onzeker welke pakketlengte en verzendsnelheid de gegevens van een bepaalde lengte moeten worden verzonden. Als de pakketlengte anders is:, het aantal pakketten dat moet worden verzonden, zal onvermijdelijk verschillen.
Bijvoorbeeld, onder verschillende signaalsterktes, de gebruikte spreidingsfactor SF is ook anders, dan is de lengte van de gegevens die kunnen worden verzonden ook anders, en de lengte van de gegevens die elke keer kunnen worden verzonden, is anders, wat resulteert in het aantal pakketten dat moet worden verdeeld. Het is niet hetzelfde, zodat zelfs als dezelfde gateway en hetzelfde knooppunt worden gebruikt, het maximale aantal knooppunten dat door een enkele gateway wordt ondergebracht, is niet hetzelfde onder verschillende servicemodi van de knooppunten.
Voor een gateway met 8 kanalen, zonder LBT (kanaal controleren voordat pakket wordt verzonden), de specifieke berekeningsformule is:
De kanaalcapaciteit: (dat is, het aantal knooppunten) S = 8T / 2et0.
Onder hen, 8 vertegenwoordigt 8 kanalen, T staat voor het transmissie-interval, die gerelateerd is aan de pakketlengte en -snelheid, 1/2e is de maximale doorvoer van de basis Aloha-algoritme, e is een constante, gelijk aan 2.718, en t0 vertegenwoordigt de ToA (Tijd in de lucht) van een enkel pakket. .
Onder de premisse van 10-byte belasting, de relatie tussen tarief en ToA wordt weergegeven in de volgende tabel:.
Tabel hierboven Overeenkomstige tabel van LoRaWAN-snelheid en vliegtijd van één pakket ToA onder de premisse van 10-byte belasting
Als voorbeeld, als u de SX1301-chip gebruikt, bij afwezigheid van LBT (kanaal controleren voordat pakketten worden verzonden), en de gemiddelde vliegtijd van elk pakket t0=100ms (vandaar t0=0.1s), een gemiddelde van elk pakket wordt eenmaal per minuut verzonden ( Dus T=60s), hoeveel van dergelijke gemiddelde knooppunten kunnen dan worden ondergebracht?? S=8*60/(2*2.718*0.1)=883, daarom, 883 knooppunten kunnen worden ondergebracht.
Bovendien, het gebruik van verschillende algoritmen zal ook leiden tot veranderingen in de maximale doorvoer, wat zal leiden tot veranderingen in de theoretische capaciteit.
Bijvoorbeeld, als de vereisten zijn gewijzigd voor elk knooppunt met LBT-functie, en het Aloha-algoritme met sleuven wordt gebruikt in plaats van het vorige basis Aloha-algoritme voor evaluatie, de maximale doorvoer zal verschillen vanwege de verschillende algoritmen. Momenteel, de maximale doorvoer is 1/ e, dus de kanaalcapaciteit: (dat is, het aantal knooppunten) S = 8T / et0, dus, de theoretische capaciteit is verdubbeld, dat is, 883*2=1766 knooppunten.
3. Grove inschatting
Als u niet wilt rekenen, dan kunnen we de volgende eenvoudige referentievoorbeelden gebruiken om een ruwe schatting te maken:.
In het geval van gateway-signaaldekking:, 90% van de signaalsterkte voldoet aan de snelheid boven SF9, indien 50 bytes worden verzonden met een frequentie van 5s, een 8-kanaals gateway kan overeenkomen met bijna 40 terminals/knooppunten.
De relatie tussen frequentie en capaciteit is lineair. Daarom, als de werkelijke vereiste frequentie wordt gewijzigd in, bijvoorbeeld, de zendfrequentie is 10s, dan kan worden geconcludeerd dat de 8-kanaals gateway bijna toegang heeft tot: 80 terminals/knooppunten.
In het scenario waarin ADR is ingeschakeld en 90% van de eindsnelheid is groter dan DR3 (SF9), de relatie tussen bytes en capaciteit is bijna lineair. Daarom, de bytes in het werkelijke scenario kunnen ook eenvoudig in het bovenstaande voorbeeld worden vervangen om een schatting te krijgen.
4. Zaken die aandacht nodig hebben
Aantal gateways
Aangezien het het beste is dat 1 node kan garanderen dat 2~3 gateways gegevens kunnen ontvangen, als volgens de bovenstaande methode wordt berekend dat er in totaal N gateways nodig zijn om met alle knooppunten te corresponderen, dan, in daadwerkelijk gebruik, het wordt aanbevolen om 2N~3N-gateways te gebruiken, in plaats van N gateways, corresponderen met alle knooppunten om ervoor te zorgen dat gegevens kunnen worden ontvangen.
Verzendinterval
Tenzij er een heel speciale toepassing is, het wordt niet aanbevolen dat het verzendinterval minder is dan 5s. In het algemeen, het is beter om het interval naar ten minste het minuutniveau te sturen.
Het standaard LoRaWAN-protocol vereist minimaal een interval van 2s om een pakket te verzenden.
Wanneer SF verzendt 64 bytes, de luchtinterfacetijd is al bijna 3s. En als u niet voldoet aan de tijdvereisten voor de luchtinterface van LoRaWAN, hoewel de gateway alleen verantwoordelijk is voor transparante verzending, zelfs als het LoRaWAN-protocol niet wordt nageleefd, de fysieke laag kan nog steeds gegevens ontvangen, maar op dit moment moet de gebruiker zelf de pakketverliessnelheid verifiëren en testen.
Het aantal knooppunten dat kan worden ondergebracht in de LoRaWAN-gateway multi-gateway
In werkelijke toepassingsscenario's, een enkele gateway kan niet voldoen aan de dekkings- en capaciteitsvereisten.
In het geval van het voldoen aan een bepaalde signaalverhouding:, de gateway kan tegelijkertijd de signaalgegevens van SF7 ~ SF12 ontvangen;. De demodulatie- en dekkingsmogelijkheden van een enkele gateway zijn beperkt, en deze capaciteit kan theoretisch worden bereikt, maar in de praktijk is het moeilijker, maar implementatie met meerdere gateways kan de netwerkcapaciteit maximaliseren. Daarom, in praktijk, er worden vaak meerdere gateways gebruikt.
Vaste rente
Wanneer het tarief is vastgesteld, als er N gateways zijn, dan is de capaciteit van meerdere gateways = de capaciteit van een enkele gateway * N.
Onder hen, de capaciteit van een enkele gateway kan worden berekend of geschat volgens het eerste deel.
Schakel ADR in
Wanneer ADR is ingeschakeld, de capaciteit van meerdere gateways verandert niet lineair.
Volgens de daadwerkelijke meetresultaten gepubliceerd door Smetech, wanneer ADR wordt aangenomen, de capaciteit van meerdere gateways> de capaciteit van enkele gateway * N.^2.
Kleine tip: Naast het vergroten van de capaciteit van de gateway, ADR inschakelen helpt ook om het stroomverbruik te verminderen, omdat de ADR-technologie het datatransmissievermogen automatisch kan aanpassen aan de LoRa-signaalkwaliteit. De producten uit de RAK7249/RAK7258-serie ondersteunen allemaal de ADR-functie. Met het RAK-knooppunt, het kan de emissiestroom van de LoRa-terminal effectief verminderen. Voor details, u kunt ook verwijzen naar het artikel “LoRa Terminal Low Power-ontwikkelingsstrategie”.
Suggesties voor implementatie van meerdere gateways
Schakel ADR in
Het inschakelen van ADR kan de totale capaciteit van bestaande gateways zoveel mogelijk uitbreiden op de locatie van hetzelfde aantal gateways.
Kies dezelfde frequentie-implementatie
Door co-frequency-implementatie kunnen nodes verbinding maken met de dichtstbijzijnde gateway, het ADR-effect van het netwerk maximaliseren. De verbetering van het ADR-effect is het optimaliseren van de snelheid van het knooppunt. Een verhoging van het tarief betekent een verlaging van de TOA, wat op zijn beurt een toename van de capaciteit en een afname van het stroomverbruik betekent.
Daarom, bij gebruik van meerdere gateways, het wordt aanbevolen om dezelfde frequentie-inzet te gebruiken, die meer knooppunten kan herbergen dan de verschillende frequentie-implementaties. Alleen wanneer dezelfde frequentie-inzet niet aan de capaciteitseisen kan voldoen, de toevoeging van inter-frequentie gateways wordt overwogen.
Het inzetbereik is zodanig dat: 1 node kan worden ontvangen door 2~3 gateways
Het is te zien dat voor hetzelfde aantal LoRaWAN-gateway, als u een groter aantal knooppunten wilt accommoderen, je moet beginnen met verbeteren van de volgende aspecten:: selecteer de juiste lengte van de te verzenden gegevens, selecteer de gateway met LBT-functie en gebruik meer Optimaal algoritme, ADR inschakelen, kies co-frequentie-implementatie.
afsluitend
Het bovenstaande is hoe u de gatewaycapaciteit van de LoRaWAN-gateway kunt berekenen, wat de berekening omvat van het aantal knooppunten dat kan worden ondergebracht door een enkele gateway en meerdere gateways.
