Für diejenigen, die eine kaufen müssen LoRaWAN-Gateway, vielleicht ist die wichtigste frage: wie viele Knoten kann ein Gateway enthalten? Ich habe N Knoten, wie viele LoRaWAN-Gateways brauche ich? bedauerlicherweise, Auf diese Frage gibt es keine einfache Antwort.
Die Anzahl der Knoten, die ein einzelnes LoRaWAN-Gateway aufnehmen kann
1. Theoretischer Wert
Angenommen, ein einzelnes Gateway kann maximal ein Datenpaket pro Tag empfangen, und die Anwendungspakethäufigkeit jedes Knotens beträgt b Datenpakete pro Stunde, dann wird der theoretische Wert der maximalen Anzahl von Knoten, die ein einzelnes Gateway aufnehmen kann, wie folgt berechnet:
S=a/(24*B).
Beispielsweise, wenn ein einzelnes LoRaWAN-Gateway mit einem SX1301-Chip ausgestattet ist, es kann bis zu empfangen 1.5 Millionen Datenpakete pro Tag. Wenn die Anwendungshäufigkeit 1 Paket pro Stunde, dann theoretisch die Anzahl der Knoten, auf die das LoRaWAN-Gateway zugreifen kann S = 1,500,000 /(24*1) = 62500.
2. Tatsächlicher Wert
Der tatsächliche Wert der Anzahl der Knoten, die ein einzelnes Gateway aufnehmen kann, ist viel komplizierter als die Berechnung des theoretischen Wertes. Für ein bestimmtes Gateway, auch die maximale Anzahl der Datenpakete, die er pro Tag empfangen kann, wird festgelegt. Die Schwierigkeit liegt darin, wie viele Pakete jeder Knoten pro Tag sendet.
Im gleichen Anwendungsszenario, wir müssen die Gesamtdatenlänge ermitteln, die der Knoten jeden Tag sendet. jedoch, es ist ungewiss, mit welcher Paketlänge und Senderate die Daten einer bestimmten Länge gesendet werden sollen. Wenn die Paketlänge unterschiedlich ist, die Anzahl der zu sendenden Pakete wird zwangsläufig unterschiedlich sein.
Beispielsweise, unter verschiedenen Signalstärken, auch der verwendete Spreizfaktor SF ist anders, dann ist auch die Länge der zu sendenden Daten unterschiedlich, und die Länge der Daten, die jedes Mal gesendet werden können, ist unterschiedlich, Daraus ergibt sich die Anzahl der Pakete, die geteilt werden müssen. Es ist nicht das Gleiche, damit auch bei Verwendung des gleichen Gateways und des gleichen Knotens, die maximale Anzahl von Knoten, die von einem einzelnen Gateway untergebracht werden, ist unter verschiedenen Dienstmodi der Knoten nicht gleich.
Für ein Gateway mit 8 Kanäle, ohne LBT (Überwachen Sie den Kanal, bevor Sie ein Paket senden), die spezifische Berechnungsformel lautet:
Die Kanalkapazität (das ist, die Anzahl der Knoten) S = 8T / 2et0.
Unter ihnen, 8 repräsentiert 8 Kanäle, T steht für das Übertragungsintervall, was mit der Paketlänge und -rate zusammenhängt, 1/2e ist der maximale Durchsatz der Basis Aloha-Algorithmus, e ist eine Konstante, gleicht 2.718, und t0 repräsentiert die ToA (Zeit auf Sendung) eines einzigen Pakets. .
Unter der Prämisse von 10-Byte-Last, die Beziehung zwischen Rate und ToA ist in der folgenden Tabelle dargestellt.
Tabelle oben Entsprechende Tabelle der LoRaWAN-Rate und Einzelpaket-Flugzeit ToA unter der Prämisse einer 10-Byte-Last
Als Beispiel, wenn Sie den SX1301-Chip verwenden, in Abwesenheit von LBT (Überwachen Sie den Kanal, bevor Sie Pakete senden), und die durchschnittliche Flugzeit jedes Pakets t0=100ms (daher t0=0,1s), ein Durchschnitt jedes Pakets wird einmal pro Minute gesendet ( Also T=60s), wie viele solcher durchschnittlichen Knoten können dann untergebracht werden? S=8*60/(2*2.718*0.1)=883, deshalb, 883 Knoten können untergebracht werden.
darüber hinaus, der Einsatz unterschiedlicher Algorithmen führt auch zu Änderungen des maximalen Durchsatzes, was zu Änderungen der theoretischen Kapazität führt.
Beispielsweise, wenn die Voraussetzungen für jeden Knoten mit LBT-Funktion geändert werden, und der geschlitzte Aloha-Algorithmus wird anstelle des bisherigen grundlegenden Aloha-Algorithmus zur Auswertung verwendet, der maximale Durchsatz wird aufgrund der unterschiedlichen Algorithmen unterschiedlich sein. In diesem Moment, der maximale Durchsatz ist 1/ e, also die Kanalkapazität (das ist, die Anzahl der Knoten) S = 8T / et0, daher, die theoretische Kapazität wird verdoppelt, das ist, 883*2=1766 Knoten.
3. Grobe Schätzung
Wenn Sie nicht rechnen möchten, dann können wir anhand der folgenden einfachen Referenzbeispiele eine grobe Schätzung vornehmen.
Bei Gateway-Signalabdeckung, 90% der Signalstärke entspricht der Rate über SF9, Wenn 50 Bytes werden mit einer Frequenz von 5s gesendet, ein 8-Kanal-Gateway kann fast entsprechen 40 Terminals/Knoten.
Der Zusammenhang zwischen Frequenz und Kapazität ist linear. Deswegen, wenn die tatsächlich benötigte Frequenz geändert wird auf, zum Beispiel, die Sendefrequenz beträgt 10s, dann kann man schließen, dass das 8-Kanal-Gateway fast zugreifen kann 80 Terminals/Knoten.
In dem Szenario, in dem ADR aktiviert ist und 90% der Terminalrate ist größer als DR3 (SF9), der Zusammenhang zwischen Bytes und Kapazität ist nahezu linear. Deswegen, die Bytes im tatsächlichen Szenario können auch einfach in das obige Beispiel eingesetzt werden, um eine Schätzung zu erhalten.
4. Angelegenheiten, die Aufmerksamkeit erfordern
Anzahl Gateways
Da ist es am besten 1 Knoten kann garantieren, dass 2~3 Gateways Daten empfangen können, wenn nach obiger Methode berechnet wird, dass insgesamt N Gateways erforderlich sind, um allen Knoten zu entsprechen, dann, im tatsächlichen Gebrauch, es wird empfohlen 2N~ 3N Gateways zu verwenden, statt N Gateways, entsprechen allen Knoten, um sicherzustellen, dass Daten empfangen werden können.
Übertragungsintervall
Es sei denn, es gibt eine ganz spezielle Anwendung, Es wird nicht empfohlen, dass das Sendeintervall weniger als 5 s beträgt. Allgemein gesagt, es ist besser, das Intervall mindestens auf Minutenebene zu senden.
Das Standard-LoRaWAN-Protokoll benötigt mindestens ein Intervall von 2 Sekunden, um ein Paket zu senden.
Wenn SF sendet 64 Bytes, die Luftschnittstellenzeit liegt bereits nahe bei 3s. Und wenn Sie die Zeitanforderungen für die Luftschnittstelle von LoRaWAN nicht einhalten, obwohl das Gateway nur für die transparente Übertragung zuständig ist, auch wenn das LoRaWAN-Protokoll nicht eingehalten wird, die physikalische Schicht kann weiterhin Daten empfangen, aber zu diesem Zeitpunkt muss der Benutzer die Paketverlustrate selbst überprüfen und testen.
Die Anzahl der Knoten, die vom LoRaWAN-Gateway-Multi-Gateway aufgenommen werden können
In konkreten Anwendungsszenarien, ein einzelnes Gateway kann die Abdeckungs- und Kapazitätsanforderungen nicht erfüllen.
Bei Einhaltung eines bestimmten Signalverhältnisses, das Gateway kann gleichzeitig die Signaldaten von SF7~SF12 empfangen. Die Demodulations- und Abdeckungsfähigkeiten eines einzelnen Gateways sind begrenzt, und diese Kapazität kann theoretisch erreicht werden, aber in der Praxis ist es schwieriger, aber die Bereitstellung mit mehreren Gateways kann die Netzwerkkapazität maximieren. Deswegen, in der Praxis, oft werden mehrere Gateways verwendet.
Fester Zinssatz
Wenn der Preis feststeht, wenn es N Gateways gibt, dann die Kapazität mehrerer Gateways = die Kapazität eines einzelnen Gateways * n.
Unter ihnen, die Kapazität eines einzelnen Gateways kann gemäß dem ersten Teil berechnet oder geschätzt werden.
ADR aktivieren
Wenn ADR eingeschaltet ist, die Kapazität mehrerer Gateways ändert sich nicht linear.
Nach den tatsächlichen Messergebnissen von Smetech, wenn ADR angenommen wird, die Kapazität mehrerer Gateways> die Kapazität eines einzelnen Gateways * N.^2.
Kleiner Tipp: Neben der Erhöhung der Kapazität des Gateways, Die Aktivierung von ADR hilft auch, den Stromverbrauch zu reduzieren, weil die ADR-Technologie die Datenübertragungsleistung automatisch an die LoRa-Signalqualität anpassen kann. Die Produkte der Serie RAK7249/RAK7258 unterstützen alle die ADR-Funktion. Mit dem RAK-Knoten, es kann den Emissionsstrom des LoRa-Terminals effektiv reduzieren. Für Details, Sie können auch auf den Artikel verweisen “LoRa-Terminal-Low-Power-Entwicklungsstrategie”.
Vorschläge zur Bereitstellung mehrerer Gateways
ADR aktivieren
Durch die Aktivierung von ADR kann die Gesamtkapazität vorhandener Gateways unter der Voraussetzung der gleichen Anzahl von Gateways so weit wie möglich erweitert werden.
Wählen Sie dieselbe Frequenzbereitstellung
Die Co-Frequency-Bereitstellung ermöglicht es Knoten, sich mit dem nächstgelegenen Gateway zu verbinden, Maximierung des ADR-Effekts des Netzwerks. Die Verbesserung des ADR-Effekts besteht darin, die Geschwindigkeit des Knotens zu optimieren. Eine Erhöhung der Rate bedeutet eine Verringerung der TOA, was wiederum eine Erhöhung der Kapazität und eine Verringerung des Stromverbrauchs bedeutet.
Deswegen, bei Verwendung mehrerer Gateways, Es wird empfohlen, die gleiche Frequenzbereitstellung zu verwenden, die mehr Knoten aufnehmen kann als die unterschiedliche Frequenzbereitstellung. Nur wenn der gleiche Frequenzeinsatz die Kapazitätsanforderungen nicht erfüllen kann, die Hinzufügung von Interfrequenz-Gateways wird in Betracht gezogen.
Der Bereitstellungsumfang ist so, dass 1 Knoten kann von 2~3 Gateways empfangen werden
Es ist zu sehen, dass für die gleiche Anzahl von LoRaWAN-Gateways, wenn Sie eine größere Anzahl von Knoten unterbringen möchten, Sie müssen beginnen, sich unter den folgenden Aspekten zu verbessern: Wählen Sie die entsprechende Länge der zu sendenden Daten aus, Wählen Sie das Gateway mit LBT-Funktion und verwenden Sie mehr Optimaler Algorithmus, ADR aktivieren, Wählen Sie die Co-Frequenz-Bereitstellung.
Abschließend
Oben wird die Gateway-Kapazität des LoRaWAN-Gateways berechnet, Dies beinhaltet die Berechnung der Anzahl von Knoten, die von einem einzelnen Gateway und mehreren Gateways untergebracht werden können.
