对于需要购买的人 LoRaWAN 网关, 也许最重要的问题是: 一个网关可以包含多少个节点? 我有 N 个节点, 我需要多少个 LoRaWAN 网关? 很遗憾, 这个问题没有简单的答案.
假设单个网关每天最多可以接收一个数据包, 每个节点的应用包频率为b个数据包/小时, 那么单个网关可以容纳的最大节点数的理论值计算如下:
S=a/(24*乙).
例如, 如果单个 LoRaWAN 网关配备了 SX1301 芯片, 它最多可以接收 1.5 每天百万个数据包. 如果应用频率是 1 每小时包, 那么理论上LoRaWAN网关可以访问的节点数S = 1,500,000 /(24*1) = 62500.
单个网关可容纳节点数的实际值比理论值的计算复杂得多. 对于某个网关, 也确定了它每天可以接收的最大数据包数. 难点在于每个节点每天发送多少数据包.
在同一个应用场景中, 我们需要确定节点每天发送的总数据长度. 然而, 一定长度的数据应该发送多少包长度和发送速率是不确定的. 如果数据包长度不同, 需要发送的数据包数量必然不同.
例如, 在不同的信号强度下, 使用的扩频因子SF也不同, 那么可以发送的数据长度也不一样, 并且每次可以发送的数据长度不同, 导致需要划分的数据包数量. 不一样, 这样即使使用相同的网关和相同的节点, 不同服务模式下，单个网关可容纳的最大节点数不一样.
对于一个网关 8 频道, 没有 LBT (发送数据包前监控通道), 具体计算公式为:
通道容量 (那是, 节点数) S=8T/2et0.
其中, 8 代表 8 频道, T代表传输间隔, 这与数据包长度和速率有关, 1/2e 是基本的最大吞吐量 阿罗哈算法, e 是一个常数, 等于 2.718, t0 代表 ToA (播出时间) 单个数据包的. .
10字节加载的前提下, rate与ToA的关系如下表所示.
上表 10字节负载前提下LoRaWAN速率和单包空中飞行时间ToA的对应表
举个例子, 如果你使用 SX1301 芯片, 在没有 LBT 的情况下 (在发送数据包之前监控通道), 并且每个数据包的平均空中飞行时间t0=100ms (因此 t0=0.1s), 每个数据包平均每分钟发送一次 ( 所以T=60s), 那么可以容纳多少这样的平均节点? S=8*60/(2*2.718*0.1)=883, 所以, 883 可以容纳节点.
而且, 使用不同的算法也会导致最大吞吐量的变化, 这将导致理论容量的变化.
例如, 如果先决条件被修改为每个具有LBT功能的节点, 并且使用 slotted Aloha 算法代替之前的基本 Aloha 算法进行评估, 由于算法不同，最大吞吐量会有所不同. 此时, 最大吞吐量是 1/ 电子, 所以信道容量 (那是, 节点数) S=8T/et0, 因此, 理论容量翻倍, 那是, 883*2=1766 个节点.
如果不想计算, 那么我们可以用下面简单的参考例子来做一个粗略的估计.
在网关信号覆盖的情况下, 90% 信号强度满足SF9以上速率, 如果 50 字节以 5s 的频率发送, 一个8路网关几乎可以对应 40 终端/节点.
频率与容量呈线性关系. 所以, 如果所需的实际频率更改为, 例如, 传输频率为10s, 那么可以得出结论，8通道网关几乎可以访问 80 终端/节点.
在开启 ADR 的情况下 90% 终端率大于DR3 (SF9), 字节和容量之间的关系几乎是线性的. 所以, 实际场景中的字节也可以简单代入上例得到一个估计.
既然最好 1 节点可以保证2~3个网关可以接收数据, 如果按照上面的方法计算，一共需要N个网关对应所有节点, 然后, 在实际使用中, 推荐使用2N~3N网关, 而不是 N 个网关, 对应所有节点，保证数据可以接收.
除非有非常特殊的应用, 不建议发送间隔小于5s. 一般来说, 最好将间隔发送到至少分钟级别.
标准的 LoRaWAN 协议至少需要间隔 2s 才能发送一个数据包.
当SF发送 64 字节, 空口时间已经接近3s. 如果您不遵守 LoRaWAN 的空中接口时间要求, 虽然网关只负责透传, 即使不遵守 LoRaWAN 协议, 物理层仍然可以接收数据, 但此时需要用户自行验证和测试丢包率.
在实际应用场景中, 单一网关无法满足覆盖和容量要求.
在满足一定信号比的情况下, 网关可以同时接收SF7~SF12的信号数据. 单个网关的解调和覆盖能力有限, 这个能力理论上是可以达到的, 但实际上更难, 但多网关部署可以最大化网络容量. 所以, 在实践中, 经常使用多个网关.
利率确定时, 如果有 N 个网关, 那么多个网关的容量=单个网关的容量 * N.
其中, 单个网关的容量可根据第一部分计算或估算.
ADR 开启时, 多个网关的容量不会线性变化.
根据Smetech公布的实测结果, 当采用 ADR 时, 多个网关的容量> 单网关容量 * N.^2.
小贴士: 除了增加网关的容量, 启用 ADR 还有助于降低功耗, 因为ADR技术可以根据LoRa信号质量自动调整数据传输功率. RAK7249/RAK7258系列产品均支持ADR功能. 与 RAK 节点, 可以有效降低LoRa终端的发射电流. 详情, you can also refer to the article “LoRa Terminal Low Power Development Strategy”.
启用ADR可以在网关数量相同的前提下，尽可能扩大现有网关的总容量.
同频部署允许节点连接到最近的网关, 最大化网络的 ADR 效果. ADR效果的提升是优化节点的速度. 速率的增加意味着 TOA 的减少, 这反过来又意味着容量的增加和功耗的降低.
所以, 使用多个网关时, 建议使用同频部署, 可以容纳比不同频率部署更多的节点. 仅当同频部署不能满足容量需求时, 考虑增加频率间网关.
可以看出，对于相同数量的LoRaWAN网关, 如果你想容纳更多的节点, 你需要从以下几个方面着手改进: 选择要发送的数据的合适长度, 选择带LBT功能的网关，使用更多Optimal算法, 启用 ADR, 选择同频部署.
以上是如何计算LoRaWAN网关的网关容量, 其中涉及计算单个网关和多个网关可以容纳的节点数.
Imagine a world without light...scary, 正确的? We’d all be stumbling around in the dark like…
