이 블로그 게시물은 무선 네트워크의 물리적 속성 범위를 설명합니다. – 특히 LoRaWAN 범위. 제시된 정보는 계획 프로세스 및 평가를 지원합니다. LoRaWAN 사용 사례.
또한 무선 범위에 영향을 미치는 요인과 그 관계에 대해서도 설명합니다., 실제 세계에서 독립적인 측정의 예를 평가합니다..
무선 기술에서 네트워크를 설명하는 기준
기본적으로 무선 기술에서 네트워크를 설명하는 데 사용할 수 있는 세 가지 특성이 있습니다.:
• 범위
• 데이터 전송 속도
• 에너지 소비
물리법칙이 이에 대한 명확한 한계를 가지고 있기 때문에 세 가지 기준에 동등하게 중요성을 부여하기는 어렵습니다.: 예를 들어, LoRaWAN은 비교적 적은 에너지로 장거리 데이터를 전송할 수 있습니다., 그러나 매우 낮은 데이터 속도로.
WiFi 및 Bluetooth는 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있습니다., 그러나 전력 소비는 상대적으로 높고 범위는 작습니다.. 모든 스마트폰 사용자는 이러한 에너지 갈망에 너무 익숙합니다.. 대형 통신 사업자의 기지국은 높은 데이터 전송률과 상대적으로 먼 거리를 제공하지만 이를 위해서는 많은 에너지를 제공해야 합니다.. 그러므로, 전원 공급 장치는 이러한 설치에서 중요한 요소입니다..
동력 전달 균형
전력 전송 균형은 무선 전송 채널의 품질을 나타냅니다.. 전송력을 추가하여 (송신기 전력, 송신), 수신기 감도 (수신기 전원, 수신), 안테나 이득, 및 여유 공간 경로 손실 (FSPL),그것은 계산할 수 있습니다.
LoRaWAN은 전력 전송 균형을 계산합니다..
경로 손실은 Tx와 Rx 사이의 거리에 걸쳐 자유 공간에서 손실된 에너지의 양을 나타냅니다.. 더 먼 Tx는 Rx에서, 에너지가 낮을수록. 경로 손실은 일반적으로 다음과 같이 표현됩니다. :FSPL = (4πd / λ) 2 = (4πdf/c) 2(1) 어디:
FSPL = (4πd / λ) 2 = (4πdf / 씨) 2 (1)
어디를 의미:
FSPL = 여유 공간 경로 손실
d = Tx와 Rx 사이의 거리(미터)
f = 주파수(Hz)
자유 공간 감쇠에 대해 널리 사용되는 로그 공식도 있습니다. :FSPL (dB) = 20log10 (NS) + 20로그10 (NS) -147.55 (2)
2배의 거리 (NS) 6dB의 손실을 의미.
받는 쪽에서 (수신), 수신단의 감도는 전력 tansimission 균형에 영향을 미치는 크기입니다. Rx 감도는 가능한 최소 수신 전력 및 열 잡음 허용 오차를 나타냅니다.:
수신 감도 = -174 + 10로그10 (흑백) + NF + SNR (3)
어디를 의미:
BW = 대역폭(Hz),
NF = 잡음 계수(dB),
SNR = 신호 대 잡음비. 신호가 얼마나 멀리 있는지 알려줍니다.
소음과 함께 거짓말을해야합니다.
LoRaWAN의 Rx는 더 민감하므로 WLAN보다 우수합니다.. 안테나 이득 및 기타 자유 공간 감쇠를 고려하지 않은 극단적인 경로 손실의 경우: 동력 전달 균형 = Max는 방정식으로 표현되었습니다. (4).
수신 감도 (dB) – 최대. 송신 전력 (dB) (4)
LoRaWAN 전력 전송 균형 계산 예:
송신 전력 = 14 dBm
대역폭 = 125KHz = 10log10 (125000) = 51
NF = 6 dB (LoRaWAN 네트워크의 게이트웨이는 NF 값이 더 낮습니다.)
신호 대 잡음비 = -20 (SF = 12)
수식에 입력된 이 숫자 (3) Rx 감도의 결과 -137 dBm
수신 감도 = – 174 + 51 + 6 – 20 = -137 dBm
동력 전달 균형은 공식을 사용하여 다음과 같이 계산할 수 있습니다. (4):
전력 전송 균형 = -137dB – 14dB = -151dB
지정된 값으로, LoRaWAN 범위 전력 전송 균형은 151 dB, 최대 거리를 극복할 수 있도록 800 최적의 조건에서 km (순수 자유 공간 감쇠). LoRaWAN 범위는 702 세계 기록의 km.
물론이야, 이러한 이상적인 값은 실제 조건에서 달성되지 않습니다.. 여기에는 몇 가지 요소가 필수적입니다..
LoRaWAN 범위에 영향을 미치는 요인
여유 공간 감쇠 계수
거리를 2배로 하여, LoRaWAN의 자유 공간 감쇠가 6dB 증가합니다., 따라서 무선 전파 감쇠는 로그 함수를 따릅니다. (아래 공식 참조).
LoRaWAN 범위로 인한 에너지 손실 외에도, 물체에 대한 전파의 반사 및 굴절은 전파가 중첩되는 원인이 될 수도 있습니다..
구조적 감쇠 계수
구조 감쇠 계수 구조 감쇠, 그건, 다른 장애물을 통과할 때 무선 신호의 감쇠, 전송된 신호의 수신에 영향을 미치고 신호 범위가 크게 감소되도록 합니다.. 예를 들어, 유리 감쇠는 2dB에 불과합니다.. 이것은 콘크리트 벽보다 훨씬 적은 영향을 미칩니다. 30 센티미터 두께. 아래 표는 다양한 재료와 일반적인 감쇠를 보여줍니다..
프레넬 영역 계수
장거리를 효과적으로 커버하고 좋은 전력 전송 균형을 얻으려면 송신기와 수신기 사이에 가능한 한 많은 직선을 설정하는 것이 필수적입니다.. 무선 전송의 가시선 사이의 특정 공간 영역은 프레넬 영역입니다.. 이 영역에 물체가 있으면 파도의 전파에 부정적인 영향을 미칩니다., 송신 안테나와 수신 안테나 사이의 일반적인 시각적 접촉에도 불구하고. 프레넬 벨트의 각 개체에 대해, 신호 레벨이 떨어지고 LoRaWAN 범위가 축소됩니다. (그림을 참조하십시오).
무지향성 안테나는 LoRaWAN 범위 네트워크에서 사용되는 일반적인 기술입니다.. 따라서, 복사 에너지는 수평면으로 확산되고 네트워크 노드와 게이트웨이는 거기에 위치합니다.. 유럽에서, ISM 대역 전송 전력은 다음으로 제한됩니다. 14 868mhz에서 dBm. 2.15 dBi는 최대 안테나 이득입니다..
요인확산계수
LoRaWAN 네트워크에서, 데이터 전송 속도의 특정 설정은 확산 계수를 사용합니다. (SF). LoRaWAN 네트워크는 SF7 ~ SF12를 사용합니다.. 처프 확산 스펙트럼 변조와 처프에서 사용되는 다양한 위상 편이 주파수로 인해, LoRaWAN 네트워크는 간섭에 둔감합니다., 다중 경로 전파 및 페이딩. LoRaWAN 범위 네트워크에서, Tx 측에서는 처프를 사용하여 데이터를 인코딩합니다., Rx 측에서는 역 처프를 사용하여 신호를 디코딩합니다.. 초당 사용되는 처프 수, 비트 전송률의 정의와 각 심볼이 방출하는 에너지의 양 및 달성할 수 있는 LoRaWAN 범위는 위에 표시되어 있습니다.. 예를 들어, SF9의 비트 전송률은 SF7보다 4배 느리며 이는 LoRaWAN의 확장성으로 달성할 수 있습니다.. 비트 전송률이 느릴수록, 에너지가 높고 각 데이터 세트의 범위가 커짐.
LoRaWAN 범위 요인의 결론
전송 균등화는 LoRaWAN 네트워크의 최대 전송 범위를 나타냅니다..
영향의 자유 공간 감쇠 범위. 거리를 2배로 하여, 자유 공간 감쇠가 6dB 증가합니다..
장애물과 지면에 대한 전파의 반사 및 굴절은 신호의 레벨과 범위에 영향을 미칩니다.. LoRaWAN 네트워크에서, 무선 링크의 한쪽 끝은 일반적으로 지면에 가깝습니다..
Rx 측의 신호 레벨은 첫 번째 프레넬에서 영향을 받고 거리가 짧아집니다..
SF 값 및 송신기 범위는 전파 조건에 따라 다릅니다.. 자동 네트워크 관리를 허용하는 LoRaWAN 범위, ADR을 사용하여 송신기 범위 조정. 신호 대 잡음비 (SNR), 소음 요인 (NF) 및 대역폭 (흑백) Rx 감도에 영향을 미칩니다.
LoRa 및 LoRaWAN 범위를 늘리는 방법
LoRaWAN 기술의 네트워크 범위를 개선하기 위해, 다음 사항에 유의해야 합니다.:
게이트웨이 위치: Tx 및 Rx 안테나 간의 가시성 설정. 안테나 사이의 가시성을 향상시키기 위해 안테나 높이를 높입니다.. 안테나는 실내보다는 실외에서 사용하기에 적합합니다..
안테나 선택: 고전적인 막대 모양의 안테나는 수평면에 에너지를 집중시킵니다.. 안테나 근처의 장애물을 피하십시오. 또한, 이들은 항상 열에 첨부되어야 합니다., 건물의 측면이 아닌. 안테나가 안테나 편파 및 최대 정의 안테나 이득을 위해 신중하게 선택되고 최적화된 경우 범위를 늘려야 합니다..
연결 재료 선택: 고품질 플러그 사용 (N 플러그) 및 케이블 (LMR 400 또는 이에 상응하는, 이하의 손실 1.5 당 100 dB). 연결 재료의 손실을 줄이기 위해, 스테이션과 안테나 길이 간의 연결을 가능한 한 짧게 유지하는 것도 중요합니다..
일반적으로, 이 기사에 설명된 대로, 적절한 과전압 및 낙뢰 보호를 위해 LoRaWAN 범위 게이트웨이를 설치해야 합니다..
