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从广义上讲#xff0c;网关是连接2个不同网络的设备。如果一个设备#xff0c;它能将LoRa无线网络和Internet连接起来#xff0c;它就是一个LoRa网关。
目前#xff0c;大部分的LoRa网关采用SX1301基带芯片#xff0c;也有部分使…1.吞吐量LoRa网关的重要性能
从广义上讲网关是连接2个不同网络的设备。如果一个设备它能将LoRa无线网络和Internet连接起来它就是一个LoRa网关。
目前大部分的LoRa网关采用SX1301基带芯片也有部分使用SX1276/8单信道芯片。那么SX1301的吞吐量是SX1276/8的多少倍呢我们一起来探讨。
2.误解1SX130148个SX1276/8
有些行业朋友认为SX1301有8通道每个通道可以接收6个正交速率不同互不干扰LoRa信号那么SX1301 8 x 6 48个SX1276/8。 然而这是不正确的 下文摘自《SX1301 Datasheet》Page-18IF0 to IF7 channels
它明确地说明SX1301能同时解调的LoRa数据包不超过8个。 如果您只需要知道结果看完上面的数字----8就OK了请移步。
如果您和我们一样喜欢探寻更深层次的原因请接着看下面的解释。看到下面SX1301的框架图很快会得到2个启发 1它只有8路LoRa解调器这才是真正的瓶颈那怕一个通道IF0IF7接收了6个正交数据包解调器也只负责处理其中一个。
2当一个通道接收LoRa信号后会启动3个工作进程数据包仲裁MCU分配解调器给“合适”的LoRa通道前导码搜索引擎查找一个LoRa数据包的起始信号LoRa解调器解析该LoRa数据包。 刚才谈到数据包仲裁MCU分配解调器给“合适”的LoRa通道。那么什么才是合适呢这个优先级包括接收数据包的速率信道IF0IF7射频通道即2个SX1255/7分别对应Radio A和B接收数据包的信号强度。 数据包仲裁MCU的优先级是由Semtech的固件决定的用户无法更改。这也是芯片厂商的天生优势----制定游戏规则限定玩家的范围。 3.误解2SX13018个SX1276/8
那么SX1301是否等于8个SX1276/8呢也不正确因为这忽略了SX1301的ADR技术。
ADRAdaptive Data Rate速率自适应如下图所示依赖Node和SX1301-Gateway的距离越近Node将采用高速率越远Node将采用低速率。这可以有效地提高网络吞吐量。 4.更真实的评估
SX1301的ADR技术能提高吞吐量要准确计算性能的提升却比较难因为它依赖实际网络中节点的物理位置分布。
因为LoRa的长距离优势往往基于低速率即下表的SF12293bps可以看出SF10中速率约为低速率的3倍SF7高速率约为低速率的18倍。 为此我们提出数学统计模型。设网络节点的位置呈正态分布这是最符合工程实施的概率分布。如下图所示68.2%属于常态即ADR用不上27.2%ADR能提高约3倍吞吐量4.6%ADR能提高18倍吞吐量。
这样一来ADR提高吞吐量为68.2%x 1 27.2% x 3 4.6% x 18 232.6% 小结运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) 18.6 个SX1276/8
5.实测数据平台
以上都属于理论的推导接下来我们一起看2个实测平台。
实测1http://rimelink.timeddd.com/st/STS.aspx?id66
这是一个SX1278的LoRa网关基于TDMA时分复用方式组网共7个Node上报12字节数据温度湿度露点每个4字节为float类型。 细心地观察会发现一个Node每隔35秒才更新一次数据。这是SX1278网关的局限性因为是单信道Node只能分时隙使用带宽因此一个节点上报的延时会随节点数目线性增长。
这个SX1278网关的吞吐量为(7x 12 x 8)b / 35s 19bps 实测2http://lorawan.timeddd.com/demo.aspx 这是一个SX1301的LoRaWAN网关基于FDMA频分复用方式组网共12个Node上报12字节数据温度湿度露点每个4字节为float类型。 细心地观察会发现一个Node每隔5秒左右更新一次数据。这是因为SX1301有8通道允许多个Node同时上报当然当Node随机选择信道时可能因碰撞而失败成功上报概率约为0.9。
这个SX1301网关的吞吐量为(12x 12 x 8)b / 5s * 0.9 207bps 拿上述2种网关的吞吐量比较207 /19 10.8倍为什么没有达到理论上的18.6倍呢因为基于SX1301网关的12个Node放置在一起没有使用ADR技术并且使用了最低的速率SF12293bps。
