Bu blog yazısı, kablosuz ağların fiziksel özelliklerinin aralığını açıklar – özellikle LoRaWAN serisi. Sunulan bilgiler, planlama sürecini ve değerlendirmeyi destekler. LoRaWAN kullanım örnekleri.
We’ll also explain the factors affecting radio range and their relationships, ve gerçek dünyadan bağımsız ölçüm örneklerini değerlendirin.
Radyo teknolojisinde bir ağı tanımlama kriterleri
Radyo teknolojisinde bir ağı tanımlamak için kullanılabilecek temel olarak üç özellik vardır.:
• Range
• Data transfer speed
• Energy consumption
It’s hard to place equal importance on all three criteria because the laws of physics have clear limits on this: Örneğin, LoRaWAN, nispeten az enerji ile uzun mesafelerde veri iletebilir, ancak çok düşük veri hızlarında.
WiFi ve Bluetooth yüksek veri hızlarına ulaşabilir, ancak güç tüketimi nispeten yüksek ve menzil küçük. Tüm akıllı telefon kullanıcıları bu enerji açlığına çok aşinadır.. Büyük telekom operatörlerinin baz istasyonları, yüksek veri hızları ve nispeten uzun mesafeler sağlar, ancak bunu yapmak için çok fazla enerji sağlamaları gerekir.. Öyleyse, güç kaynağı bu tür kurulumlarda önemli bir faktördür.
Güç aktarım dengesi
Güç aktarım dengesi, radyo aktarım kanalının kalitesini gösterir.. İletim gücü ekleyerek (verici gücü, Tx), Alıcı Duyarlılığı (alıcı gücü, Rx), anten kazancı, ve boş alan yolu kaybı (FSPL),hesaplanabilir.
LoRaWAN, güç aktarım dengesini hesaplar.
Yol kaybı, Tx ve Rx arasındaki bir mesafe boyunca boş uzayda kaybedilen enerji miktarını temsil eder.. Tx, Rx'den ne kadar uzaksa, enerji ne kadar düşükse. Yol kaybı genellikle şu şekilde ifade edilir: :FSPL = (4πd / λ) 2 = (4πdf/c) 2(1) nerede:
FSPL = (4πd / λ) 2 = (4πdf / C) 2 (1)
nerede demektir:
FSPL = Boş Alan Yolu Kaybı
d = Metre cinsinden Tx ve Rx arasındaki mesafe
f = Hertz cinsinden frekans
Boş alan zayıflaması için yaygın olarak kullanılan bir logaritmik formül de vardır. :FSPL (dB) = 20log10 (NS) + 20günlük10 (F) -147.55 (2)
mesafenin iki katı (NS) 6dB'lik bir kayıp anlamına gelir.
alıcı ucunda (Rx), alıcı ucun hassasiyeti, güç iletim dengesini etkileyen boyuttur.. Rx hassasiyeti, olası minimum alınan gücü ve termal gürültü toleransını tanımlar:
Rx hassasiyeti = -174 + 10günlük10 (SB) + NF + SNR (3)
nerede demektir:
BW = Hz cinsinden bant genişliği,
NF = dB cinsinden gürültü faktörü,
SNR = sinyal-gürültü oranı. Sinyalin ne kadar uzakta olduğunu söyler.
gürültü ile yatmak gerekir.
LoRaWAN’s Rx is more sensitive and therefore better than WLAN. Anten kazancı ve diğer boş alan zayıflaması türlerini dikkate almadan aşırı yol kaybı durumu: güç aktarım dengesi= Max quationda temsil edilmiştir (4).
Rx hassasiyeti (dB) – Maks.. Tx gücü (dB) (4)
LoRaWAN güç aktarım dengesinin hesaplanmasına bir örnek:
Tx gücü = 14 dBm
BW = 125KHz = 10log10 (125000) = 51
NF = 6 dB (LoRaWAN ağlarındaki ağ geçitleri daha düşük NF değerlerine sahiptir)
SNR = -20 (SF için = 12)
Formüle girilen bu sayılar (3) bir Rx duyarlılığı ile sonuçlanır -137 dBm
Rx hassasiyeti = – 174 + 51 + 6 – 20 = -137 dBm
Güç aktarım dengesi daha sonra formül kullanılarak aşağıdaki gibi hesaplanabilir. (4):
güç aktarım dengesi = -137dB – 14dB = -151dB
Belirtilen değerlerle, LoRaWAN serisi güç aktarım dengesi 151 dB, böylece mesafelerin üstesinden gelebilir 800 optimum koşullar altında km (saf boş alan zayıflaması). LoRaWAN aralığı 702 km dünya rekoru.
Elbette, bu ideal değerler gerçek koşullar altında elde edilmez. Bu konuda birkaç faktör önemlidir.
LoRaWAN aralığını etkileyen faktörler
Boş alan zayıflama faktörü
Mesafeyi ikiye katlayarak, LoRaWAN’s free-space attenuation increases by 6dB, bu nedenle radyo yayılım zayıflaması logaritmik bir işlevi takip eder (aşağıdaki formüle bakın).
LoRaWAN serisinin neden olduğu enerji kaybının yanı sıra, radyo dalgalarının nesneler üzerindeki yansıması ve kırılması da radyo dalgalarının üst üste gelmesine neden olabilir.
Yapısal sönümleme faktörü
Yapısal zayıflama katsayısı Yapısal zayıflama, yani, farklı engellerden geçerken radyo sinyallerinin zayıflaması, iletilen sinyallerin alımını etkiler ve sinyal aralığının büyük ölçüde azaltılmasını sağlar. Örneğin, cam zayıflama sadece 2dB'dir. Bu, beton bir duvardan çok daha azını etkiler 30 santimetre kalınlığında. Aşağıdaki tablo çeşitli malzemeleri ve bunların tipik zayıflamalarını göstermektedir..
Fresnel bölge faktörü
Uzun mesafeleri etkili bir şekilde kat etmek ve iyi bir güç aktarım dengesi elde etmek istiyorsanız, verici ve alıcı arasında mümkün olduğunca düz bir görüş hattı oluşturmak önemlidir.. Radyo iletiminin görüş hatları arasındaki belirli boşluk alanları Fresnel bölgeleridir.. Bu alanlarda cisimler varsa dalgaların yayılması olumsuz etkilenecektir., verici ve alıcı antenler arasındaki olağan görsel temasa rağmen. Fresnel kuşağındaki her nesne için, sinyal seviyesi düşer ve LoRaWAN menzili daralır (şekle bakın).
Çok yönlü antenler, LoRaWAN menzil ağlarında kullanılan yaygın bir teknolojidir.. Böylece, yayılan enerji yatay düzleme yayılır ve ağ düğümleri ve ağ geçitleri orada bulunur. Avrupa'da, ISM bant iletim gücü sınırlıdır 14 868mhz'de dBm. 2.15 dBi maksimum anten kazancıdır.
Faktör yayma faktörü
LoRaWAN ağlarında, veri aktarım hızının özel ayarı, yayılma Faktörlerini kullanır (bilimkurgu). LoRaWAN ağı SF7'den SF12'ye kadar kullanır. Cızırtılı yayılmış spektrum modülasyonu ve chirp'te kullanılan farklı faz kayması frekansları nedeniyle, LoRaWAN ağı parazite karşı duyarsızdır, çok yollu yayılma ve solma. LoRaWAN menzil ağlarında, Tx tarafı verileri kodlamak için chirp kullanır, Rx tarafı sinyallerin kodunu çözmek için ters cıvıltı kullanırken. Saniyede kaç cıvıltı kullanılır, bit hızının tanımı ve her sembolün yaydığı enerji miktarı ve ulaşılabilen LoRaWAN aralığı yukarıda gösterilmiştir.. Örneğin, SF9'un bit hızı, LoRaWAN'ın ölçeklenebilirliği ile elde edilebilen SF7'den dört kat daha yavaştır.. Bit hızı ne kadar yavaşsa, her veri kümesinin enerjisi ve aralığı ne kadar yüksekse.
LoRaWAN menzil faktörlerinin sonucu
Taşıma eşitleme, LoRaWAN ağının maksimum iletim aralığını ifade eder.
Boş alan zayıflama etki aralığı. Mesafeyi ikiye katlayarak, boş alan zayıflaması 6dB artar.
Radyo dalgalarının engeller ve zemin üzerindeki yansıması ve kırılması, sinyalin seviyesini ve aralığını etkiler.. LoRaWAN ağlarında, radyo bağlantısının bir ucu genellikle yere yakındır.
İlk Fresnel'de Rx tarafındaki sinyal seviyesi etkilenecek ve mesafe kısalacaktır..
SF değeri ve verici aralığı, yayılma koşullarına bağlıdır. LoRaWAN serisi, otomatik ağ yönetimine izin verir, verici aralığını ayarlamak için ADR'yi kullanma. Sinyal gürültü oranı (SNR), gürültü faktörü (NF) ve bant genişliği (SB) Rx hassasiyetini etkiler.
LoRa ve LoRaWAN menzili nasıl artırılır?
LoRaWAN teknolojisinin ağ kapsamını iyileştirmek için, aşağıdaki noktalara dikkat edilmelidir:
Ağ geçidi konumu: Tx ve Rx antenleri arasında görünürlük sağlar. Antenler arasındaki görünürlüğü artırmak için antenlerin yüksekliğini artırın. Antenler iç mekanlardan ziyade dış mekanlarda kullanılmaya uygundur.
Anten seçimi: Klasik çubuk şeklindeki antenler, enerjiyi yatay bir düzlemde yoğunlaştırır. Antenin yakınındaki engellerden kaçının. Ayrıca, bunlar her zaman bir sütuna eklenmelidir, binanın yan tarafı değil. Anten dikkatlice seçilirse ve anten polarizasyonu ve maksimum tanımlanmış anten kazancı için optimize edilirse menzil arttırılmalıdır..
Bağlantı malzemelerini seçin: kaliteli fişler kullanın (N-fişler) ve kablolar (LMR 400 veya eşdeğer, kayıp daha az 1.5 başına 100 dB). Bağlantı malzemesi kaybını azaltmak için, istasyonlar arasındaki bağlantıların ve anten uzunluklarının mümkün olduğunca kısa tutulması da önemlidir..
Genel olarak, bu makalede belirtildiği gibi, Yeterli aşırı gerilim ve yıldırımdan korunma sağlamak için LoRaWAN aralığı ağ geçitleri kurulmalıdır..
