Для тех, кому нужно купить LoRaWAN шлюз, пожалуй, самый главный вопрос: сколько узлов может содержать шлюз? У меня есть N узлов, сколько шлюзов LoRaWAN мне нужно? к несчастью, на этот вопрос нет простого ответа.
Количество узлов, которое может разместить один шлюз LoRaWAN
1. Теоретическая ценность
Предполагая, что один шлюз может получать не более одного пакета данных в день., а частота прикладных пакетов каждого узла - b пакетов данных в час., тогда теоретическое значение максимального количества узлов, которое может вместить один шлюз, рассчитывается следующим образом:
S = а /(24*б).
Например, если один шлюз LoRaWAN оснащен микросхемой SX1301, он может получить до 1.5 миллион пакетов данных в день. Если частота подачи заявок 1 пакет в час, тогда теоретически количество узлов, к которым шлюз LoRaWAN может получить доступ S = 1,500,000 /(24*1) знак равно 62500.
2. Реальная стоимость
Фактическое значение количества узлов, которое может вместить один шлюз, намного сложнее, чем расчет теоретического значения.. Для определенного шлюза, также определяется максимальное количество пакетов данных, которое он может получать в день.. Сложность заключается в том, сколько пакетов каждый узел отправляет в день..
В том же сценарии приложения, нам нужно определить общую длину данных, отправляемых узлом каждый день. Однако, неясно, какой длины пакета и скорости отправки данные определенной длины должны быть отправлены. Если длина пакета отличается, количество пакетов, которые необходимо отправить, неизбежно будет другим.
Например, при разной мощности сигнала, используемый коэффициент расширения SF также отличается, тогда длина данных, которые могут быть отправлены, также отличается, и длина данных, которые могут быть отправлены каждый раз, разная., что приводит к количеству пакетов, которые необходимо разделить. Это не то же самое, так что даже если используется один и тот же шлюз и один и тот же узел, максимальное количество узлов, размещаемых на одном шлюзе, не одинаково при разных режимах обслуживания узлов.
Для шлюза с 8 каналы, без LBT (контролировать канал перед отправкой пакета), конкретная формула расчета:
Емкость канала (то есть, количество узлов) S=8T/2et0.
Из их, 8 представляет 8 каналы, T представляет интервал передачи, что связано с длиной пакета и скоростью, 1/2e - максимальная пропускная способность базового Алгоритм Алоха, е - постоянная, равно 2.718, а t0 представляет ToA (Время в эфире) одного пакета. .
При условии 10-байтовой загрузки, взаимосвязь между ставкой и ToA показана в следующей таблице..
Таблица выше Соответствующая таблица скорости LoRaWAN и времени полета одного пакета ToA при условии 10-байтовой загрузки
В качестве примера, если вы используете микросхему SX1301, при отсутствии LBT (контролировать канал перед отправкой пакетов), и среднее время полета каждого пакета t0 = 100 мс (отсюда t0 = 0,1 с), в среднем каждый пакет отправляется раз в минуту ( Итак, Т = 60 с), то сколько таких средних узлов можно разместить? S = 8 * 60 /(2*2.718*0.1)= 883, следовательно, 883 узлы могут быть размещены.
Кроме того, использование разных алгоритмов также приведет к изменению максимальной пропускной способности, что приведет к изменению теоретической емкости.
Например, если предварительные условия изменены для каждого узла с функцией LBT, и алгоритм Aloha с разделением на интервалы используется вместо предыдущего базового алгоритма Aloha для оценки, максимальная пропускная способность будет отличаться из-за разных алгоритмов. На данный момент, максимальная пропускная способность 1/ е, так что пропускная способность канала (то есть, количество узлов) S=8T/et0, таким образом, теоретическая мощность увеличена вдвое, то есть, 883*2= 1766 узлов.
3. Грубая оценка
Если вы не хотите рассчитывать, то мы можем использовать следующие простые справочные примеры, чтобы сделать приблизительную оценку.
В случае покрытия сигнала шлюза, 90% мощности сигнала соответствует норме выше SF9, если 50 байты отправляются с частотой 5 секунд, 8-канальный шлюз может соответствовать почти 40 терминалы / узлы.
Связь между частотой и емкостью линейна.. Следовательно, если фактическая требуемая частота изменится на, Например, частота передачи 10 с, то можно сделать вывод, что 8-канальный шлюз может получить доступ почти 80 терминалы / узлы.
В сценарии, когда ADR включен и 90% конечной ставки больше DR3 (SF9), соотношение между байтами и емкостью почти линейное. Следовательно, байты в реальном сценарии также можно просто подставить в приведенный выше пример, чтобы получить оценку.
4. Вопросы, требующие внимания
Количество шлюзов
Поскольку лучше всего 1 узел может гарантировать, что 2 ~ 3 шлюза могут получать данные, если рассчитано в соответствии с указанным выше методом, для соответствия всем узлам требуется всего N шлюзов., потом, в реальном использовании, рекомендуется использовать шлюзы 2N ~ 3N, вместо N шлюзов, соответствуют всем узлам, чтобы гарантировать получение данных.
Интервал передачи
Если нет специального приложения, не рекомендуется, чтобы интервал отправки был меньше 5 с.. Вообще говоря, лучше передать интервал хотя бы на минутный уровень.
Стандартный протокол LoRaWAN требует не менее 2 секунд для отправки пакета..
Когда SF отправляет 64 байты, время радиоинтерфейса уже близко к 3 с. И если вы не соблюдаете требования к времени радиоинтерфейса LoRaWAN, хотя шлюз отвечает только за прозрачную передачу, даже если протокол LoRaWAN не соблюдается, физический уровень все еще может получать данные, но в это время пользователю необходимо самостоятельно проверить и протестировать скорость потери пакетов..
Количество узлов, которые могут быть размещены в шлюзе LoRaWAN с несколькими шлюзами.
В реальных сценариях применения, один шлюз не может удовлетворить требования к покрытию и емкости.
В случае соблюдения определенного соотношения сигналов, шлюз может одновременно получать данные сигнала SF7 ~ SF12. Возможности демодуляции и покрытия одного шлюза ограничены., и эта способность может быть достигнута теоретически, но на практике это сложнее, но развертывание с несколькими шлюзами может максимизировать пропускную способность сети. Следовательно, на практике, часто используются несколько шлюзов.
Фиксированная ставка
Когда ставка фиксированная, если есть N шлюзов, тогда емкость нескольких шлюзов = емкость одного шлюза * N.
Из их, емкость одного шлюза может быть рассчитана или оценена в соответствии с первой частью.
Включите ADR
Когда ADR включен, пропускная способность нескольких шлюзов не изменяется линейно.
По фактическим результатам измерений, опубликованным Сметех., при принятии ДОПОГ, емкость нескольких шлюзов> емкость единого шлюза * N. ^ 2.
Маленький наконечник: Помимо увеличения пропускной способности шлюза, включение ADR также помогает снизить энергопотребление, потому что технология ADR может автоматически регулировать мощность передачи данных в соответствии с качеством сигнала LoRa. Все продукты серии RAK7249 / RAK7258 поддерживают функцию ADR.. С узлом RAK, он может эффективно снизить ток эмиссии терминала LoRa. Подробности, вы также можете обратиться к статье “Стратегия развития маломощного терминала LoRa”.
Предложения по развертыванию с несколькими шлюзами
Включите ADR
Включение ADR может максимально увеличить общую емкость существующих шлюзов при том же количестве шлюзов..
Выберите такое же частотное развертывание
Совместное развертывание позволяет узлам подключаться к ближайшему шлюзу, максимизация эффекта ADR сети. Улучшение эффекта ADR заключается в оптимизации скорости узла. Увеличение скорости означает уменьшение TOA., что, в свою очередь, означает увеличение емкости и снижение энергопотребления..
Следовательно, при использовании нескольких шлюзов, рекомендуется использовать то же частотное развертывание, который может вместить больше узлов, чем другое частотное развертывание. Только в том случае, если развертывание одной и той же частоты не может удовлетворить требования к мощности, рассматривается добавление межчастотных шлюзов.
Объем развертывания таков, что 1 узел может быть получен 2 ~ 3 шлюзами
Видно, что для того же номера шлюза LoRaWAN, если вы хотите разместить большее количество узлов, вам нужно начать улучшаться со следующих аспектов: выберите подходящую длину данных для отправки, выберите шлюз с функцией LBT и используйте более оптимальный алгоритм, включить ADR, выбрать частоту развертывания.
Заключение
Выше показано, как рассчитать пропускную способность шлюза LoRaWAN., который включает в себя расчет количества узлов, которые могут быть размещены одним шлюзом и несколькими шлюзами..
