สำหรับผู้ที่ต้องการซื้อ LoRaWAN เกตเวย์, บางทีคำถามที่สำคัญที่สุดก็คือ: เกตเวย์มีโหนดได้กี่โหนด? ฉันมีโหนด N, ฉันต้องการ LoRaWAN เกตเวย์กี่ตัว? น่าเสียดาย, คำถามนี้ไม่มีคำตอบง่ายๆ.
จำนวนโหนดที่เกตเวย์ LoRaWAN เดียวสามารถรองรับได้
1. ค่าทางทฤษฎี
สมมติว่าเกตเวย์เดียวสามารถรับแพ็กเก็ตข้อมูลได้มากที่สุดต่อวัน, และความถี่แพ็กเก็ตแอปพลิเคชันของแต่ละโหนดคือ b แพ็กเก็ตข้อมูลต่อชั่วโมง, จากนั้นคำนวณค่าทางทฤษฎีของจำนวนโหนดสูงสุดที่เกตเวย์เดียวสามารถรองรับได้ดังนี้:
ส=a/(24*NS).
ตัวอย่างเช่น, หากเกตเวย์ LoRaWAN เดียวติดตั้งชิป SX1301, สามารถรับได้ถึง 1.5 ล้านแพ็กเก็ตข้อมูลต่อวัน. หากความถี่ในการสมัครคือ 1 แพ็คเก็ตต่อชั่วโมง, ตามทฤษฎีแล้วจำนวนโหนดที่เกตเวย์ LoRaWAN สามารถเข้าถึงได้ S = 1,500,000 /(24*1) = 62500.
2. มูลค่าที่แท้จริง
มูลค่าที่แท้จริงของจำนวนโหนดที่เกตเวย์เดียวสามารถรองรับได้นั้นซับซ้อนกว่าการคำนวณค่าทางทฤษฎีมาก. สำหรับบางเกตเวย์, กำหนดจำนวนแพ็กเก็ตข้อมูลสูงสุดที่สามารถรับได้ต่อวันด้วย. ความยากอยู่ที่จำนวนแพ็กเก็ตที่แต่ละโหนดส่งต่อวัน.
ในสถานการณ์การใช้งานเดียวกัน, เราจำเป็นต้องกำหนดความยาวข้อมูลทั้งหมดที่โหนดส่งทุกวัน. อย่างไรก็ตาม, ไม่แน่ใจว่าความยาวของแพ็กเก็ตและอัตราการส่งข้อมูลที่มีความยาวเท่าใดควรส่ง. หากความยาวของแพ็กเก็ตแตกต่างกัน, จำนวนแพ็กเก็ตที่ต้องส่งย่อมแตกต่างกันอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้.
ตัวอย่างเช่น, ภายใต้ความแรงของสัญญาณที่แตกต่างกัน, ปัจจัยการแพร่กระจาย SF ที่ใช้ก็แตกต่างกัน, แล้วความยาวของข้อมูลที่ส่งได้ก็ต่างกัน, และความยาวของข้อมูลที่ส่งได้ในแต่ละครั้งก็ต่างกัน, ส่งผลให้จำนวนแพ็กเก็ตที่ต้องแบ่งออก. มันไม่เหมือนกัน, ถึงแม้ว่าจะใช้เกตเวย์เดียวกันและโหนดเดียวกันก็ตาม, จำนวนสูงสุดของโหนดที่รองรับโดยเกตเวย์เดียวไม่เหมือนกันภายใต้โหมดบริการที่แตกต่างกันของโหนด.
สำหรับเกตเวย์กับ 8 ช่อง, ไม่มี LBT (ตรวจสอบช่องสัญญาณก่อนส่งแพ็กเก็ต), สูตรการคำนวณเฉพาะคือ:
ความจุของช่อง (นั่นคือ, จำนวนโหนด) S = 8T / 2et0.
ในหมู่พวกเขา, 8 เป็นตัวแทน 8 ช่อง, T หมายถึงช่วงการส่งสัญญาณ, ซึ่งสัมพันธ์กับความยาวและอัตราแพ็กเก็ต, 1/2e คือปริมาณงานสูงสุดของพื้นฐาน อัลกอริธึม Aloha, e เป็นค่าคงที่, เท่ากับ 2.718, และ t0 หมายถึง ToA (เวลาออนแอร์) ในซองเดียว. .
ภายใต้สมมติฐานของการโหลด 10 ไบต์, ความสัมพันธ์ระหว่างอัตราและ ToA แสดงในตารางต่อไปนี้.
ตารางด้านบน ตารางที่สอดคล้องกันของอัตรา LoRaWAN และ ToA เวลาเที่ยวบินแพ็คเก็ตเดียวภายใต้สมมติฐานของการโหลด 10 ไบต์
ตัวอย่างเช่น, ถ้าคุณใช้ชิป SX1301, ในกรณีที่ไม่มี LBT (ตรวจสอบช่องสัญญาณก่อนส่งแพ็กเก็ต), และเวลาบินเฉลี่ยของแต่ละแพ็กเก็ต t0=100ms (ดังนั้น t0=0.1s), ค่าเฉลี่ยของแต่ละแพ็กเก็ตจะถูกส่งนาทีละครั้ง ( ดังนั้น T=60s), แล้วสามารถรองรับโหนดเฉลี่ยได้กี่โหนด? ส=8*60/(2*2.718*0.1)=883, ดังนั้น, 883 โหนดสามารถรองรับได้.
นอกจากนี้, การใช้อัลกอริธึมที่แตกต่างกันจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในปริมาณงานสูงสุด, ซึ่งจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงความสามารถทางทฤษฎี.
ตัวอย่างเช่น, หากมีการแก้ไขข้อกำหนดเบื้องต้นในแต่ละโหนดด้วยฟังก์ชัน LBT, และใช้อัลกอริทึม Aloha แบบ slotted แทนอัลกอริทึม Aloha พื้นฐานก่อนหน้าสำหรับการประเมิน, ปริมาณงานสูงสุดจะแตกต่างกันเนื่องจากอัลกอริธึมที่แตกต่างกัน. ณ ขณะนี้, ปริมาณงานสูงสุดคือ 1/ อี, ดังนั้นความจุของช่อง (นั่นคือ, จำนวนโหนด) S = 8T / et0, ดังนั้น, ความจุทางทฤษฎีเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า, นั่นคือ, 883*2=1766 โหนด.
3. ประเมินคร่าวๆ
ถ้าไม่อยากคำนวน, จากนั้นเราสามารถใช้ตัวอย่างอ้างอิงง่าย ๆ ต่อไปนี้เพื่อประเมินคร่าวๆ.
กรณีครอบคลุมสัญญาณเกตเวย์, 90% ของความแรงของสัญญาณเป็นไปตามอัตราที่สูงกว่า SF9, ถ้า 50 ไบต์ถูกส่งที่ความถี่ 5s, เกตเวย์ 8 แชนเนลสามารถสอดคล้องกับเกือบ 40 ขั้ว/โหนด.
ความสัมพันธ์ระหว่างความถี่และความจุเป็นเชิงเส้น. ดังนั้น, หากความถี่ที่ต้องการเปลี่ยนเป็น, ตัวอย่างเช่น, ความถี่ในการส่งคือ 10s, แล้วสรุปว่าเกตเวย์ 8 ช่องทางเข้าได้เกือบ 80 ขั้ว/โหนด.
ในสถานการณ์ที่ ADR เปิดอยู่และ 90% ของอัตราเทอร์มินัลมากกว่า DR3 (SF9), ความสัมพันธ์ระหว่างไบต์และความจุเกือบจะเป็นเส้นตรง. ดังนั้น, ไบต์ในสถานการณ์จริงยังสามารถแทนที่ด้วยตัวอย่างข้างต้นเพื่อรับค่าประมาณ.
4. เรื่องที่ต้องให้ความสนใจ
จำนวนเกตเวย์
เนื่องจากเป็นการดีที่สุดที่ 1 โหนดสามารถรับประกันได้ว่า 2 ~ 3 เกตเวย์สามารถรับข้อมูลได้, หากคำนวณตามวิธีข้างต้นว่าต้องมีเกตเวย์ทั้งหมด N เกตเวย์เพื่อให้สอดคล้องกับโหนดทั้งหมด, แล้ว, ในการใช้งานจริง, ขอแนะนำให้ใช้เกตเวย์ 2N~ 3N, แทน N เกตเวย์, สอดคล้องกับทุกโหนดเพื่อให้แน่ใจว่าสามารถรับข้อมูลได้.
ช่วงการส่ง
เว้นแต่จะมีแอปพลิเคชั่นพิเศษมาก, ไม่แนะนำว่าช่วงการส่งจะน้อยกว่า 5s. พูด, พูดแบบทั่วไป, พูดทั่วๆไป, เป็นการดีกว่าที่จะส่งช่วงเวลาไปที่ระดับนาทีเป็นอย่างน้อย.
โปรโตคอล LoRaWAN มาตรฐานต้องการช่วงเวลาอย่างน้อย 2 วินาทีในการส่งแพ็กเก็ต.
เมื่อเอสเอฟส่ง 64 ไบต์, เวลาเชื่อมต่อทางอากาศใกล้จะถึง 3 วินาทีแล้ว. และถ้าคุณไม่ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านเวลาของอินเทอร์เฟซทางอากาศของ LoRaWAN, แม้ว่าเกตเวย์จะรับผิดชอบเฉพาะการส่งที่โปร่งใสเท่านั้น, แม้ว่าโปรโตคอล LoRaWAN จะไม่ปฏิบัติตาม, ชั้นกายภาพยังคงสามารถรับข้อมูลได้, แต่ขณะนี้ผู้ใช้จำเป็นต้องตรวจสอบและทดสอบอัตราการสูญเสียแพ็กเก็ตด้วยตัวเอง.
จำนวนโหนดที่สามารถรองรับ LoRaWAN เกตเวย์ multi-gateway
ในสถานการณ์การใช้งานจริง, เกตเวย์เดียวไม่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความครอบคลุมและความจุ.
ในกรณีที่มีอัตราส่วนสัญญาณที่แน่นอน, เกตเวย์สามารถรับข้อมูลสัญญาณของ SF7 ~ SF12 ได้ในเวลาเดียวกัน. ความสามารถในการ demodulation และความครอบคลุมของเกตเวย์เดียวมีจำกัด, และความสามารถนี้สามารถทำได้ในทางทฤษฎี, แต่ในทางปฏิบัติยากกว่า, แต่การปรับใช้หลายเกตเวย์สามารถเพิ่มความจุเครือข่ายได้สูงสุด. ดังนั้น, ในทางปฏิบัติ, มักใช้หลายเกตเวย์.
อัตราคงที่
เมื่ออัตราคงที่, หากมี N เกตเวย์, ดังนั้นความจุของหลายเกตเวย์ = ความจุของเกตเวย์เดียว * NS.
ในหมู่พวกเขา, ความจุของเกตเวย์เดียวสามารถคำนวณหรือประมาณตามส่วนแรก.
เปิด ADR
เมื่อเปิด ADR, ความจุของหลายเกตเวย์ไม่เปลี่ยนแปลงเชิงเส้น.
ตามผลการวัดจริงที่เผยแพร่โดย Smetech, เมื่อนำ ADR มาใช้, ความจุของหลายเกตเวย์> ความจุของเกตเวย์เดียว * น.^2.
เคล็ดลับเล็ก ๆ: นอกจากจะเพิ่มความจุของเกตเวย์แล้ว, การเปิดใช้งาน ADR ยังช่วยลดการใช้พลังงาน, เพราะเทคโนโลยี ADR สามารถปรับกำลังการรับส่งข้อมูลโดยอัตโนมัติตามคุณภาพสัญญาณ LoRa. ผลิตภัณฑ์ซีรีส์ RAK7249/RAK7258 ทั้งหมดรองรับฟังก์ชัน ADR. ด้วยโหนด RAK, สามารถลดกระแสการปล่อยของขั้ว LoRa ได้อย่างมีประสิทธิภาพ. สำหรับรายละเอียด, คุณยังสามารถอ้างถึงบทความ “LoRa Terminal กลยุทธ์การพัฒนาพลังงานต่ำ”.
คำแนะนำในการปรับใช้หลายเกตเวย์
เปิด ADR
การเปิดใช้งาน ADR สามารถขยายความจุรวมของเกตเวย์ที่มีอยู่ได้มากที่สุดบนสมมติฐานของจำนวนเกตเวย์ที่เท่ากัน.
เลือกการปรับใช้ความถี่เดียวกัน
การปรับใช้ความถี่ร่วมช่วยให้โหนดสามารถเชื่อมต่อกับเกตเวย์ที่ใกล้ที่สุดได้, การเพิ่มเอฟเฟกต์ ADR ของเครือข่ายให้สูงสุด. การปรับปรุงเอฟเฟกต์ ADR คือการปรับความเร็วของโหนดให้เหมาะสมที่สุด. อัตราที่เพิ่มขึ้นหมายถึง TOA . ลดลง, ซึ่งหมายถึงการเพิ่มความจุและการใช้พลังงานที่ลดลง.
ดังนั้น, เมื่อใช้หลายเกตเวย์, ขอแนะนำให้ใช้การปรับใช้ความถี่เดียวกัน, ซึ่งสามารถรองรับโหนดได้มากกว่าการปรับใช้ความถี่ที่แตกต่างกัน. เฉพาะเมื่อการปรับใช้ความถี่เดียวกันไม่เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความจุ, พิจารณาการเพิ่มเกตเวย์ระหว่างความถี่.
ขอบเขตการใช้งานเป็นเช่นนั้น 1 โหนดสามารถรับได้ 2 ~ 3 เกตเวย์
จะเห็นได้ว่าสำหรับจำนวนเกตเวย์ LoRaWAN เท่ากัน, หากคุณต้องการรองรับโหนดจำนวนมากขึ้น, คุณต้องเริ่มปรับปรุงจากด้านต่อไปนี้: เลือกความยาวที่เหมาะสมของข้อมูลที่จะส่ง, เลือกเกตเวย์ที่มีฟังก์ชัน LBT และใช้อัลกอริธึมที่เหมาะสมที่สุด, เปิดใช้งาน ADR, เลือกการปรับใช้ความถี่ร่วม.
บทสรุป
ด้านบนคือวิธีการคำนวณความจุเกตเวย์ของเกตเวย์ LoRaWAN, ซึ่งเกี่ยวข้องกับการคำนวณจำนวนโหนดที่สามารถรองรับเกตเวย์เดียวและหลายเกตเวย์.
