So wählen Sie ein LoRa-Modulprodukt aus

Das LoRa-Modul hat sich mit seinem Vorteil „große Entfernung, geringer Stromverbrauch“ zu einem aufstrebenden Star der Kommunikationstechnologie „Internet der Dinge“ entwickelt. Mit seinen offensichtlichen Vorteilen: große Kapazität, global einheitliche Standards, freie Frequenzbänder, niedrige Kosten und Flexibilität wie WLAN, ist es zur ersten Wahl für das „private Internet der Dinge“ geworden (NB-IoT ist wie GPRS „öffentliche Objekte“) ,“ öffentliche Objekte. Die Lösung des Internets). So wählen Sie das am besten geeignete LoRa-Modulprodukt aus, um zum Top-Design des Internets der Dinge zu werden. Aus diesem Grund besprechen wir gemeinsam.

1. Konstruktionselemente

Die Nachfrage ist die Quelle des Projekts! Ebenso erfordert der Aufbau eines Internets der Dinge zunächst die folgenden Anforderungen:

1.1 Entfernung

Aufgrund der Langstreckeneigenschaften ist der Mainstream des LoRa-Internets der Dinge das „Sternnetzwerk“, was bedeutet, dass sich die Entfernung auf die Kommunikationsentfernung zwischen dem am weitesten entfernten Knoten und dem Gateway bezieht, wie in der Abbildung oben dargestellt.

Unter den gleichen Bedingungen „Sendeleistung + Kommunikationsrate + Antenne“ hängt die Kommunikationsentfernung des LoRa-Moduls stark vom Gelände und der Umgebung ab, wie zum Beispiel: Gasballons in großer Höhe erreichen 40 km; 2 Bergköpfe oder Eisenturm-Kommunikation erreicht 15 km, und die Kommunikation in offenen Gebieten hat das Erreichen des offenen Gebiets erreicht. Die Kommunikation erreicht das offene Gebiet. 5 km ... Da die drahtlose Kommunikationsumgebung unterschiedlich ist, kann sie nur auf der „leeren Vision“ basieren. Andere Umgebungen haben Vorrang.

3 Methoden mit unzureichender Kommunikationsentfernung:

① Eine Reduzierung der Kommunikationsrate kann die Empfangsempfindlichkeit erhöhen;

② Ersetzen Sie die Hochleistungsantenne und passen Sie die Ausrichtung der Antenne an.

③ Erhöhen Sie das Gateway und decken Sie die toten Winkel des Signals effektiv ab.

LinkLabs hat eine Methode zur Berechnung der LoRa-Netzwerkentfernung angekündigt. Wie in der Abbildung oben gezeigt, ist es sehr interessant. Ziehen Sie einige Variablen nach links und die effektive Kommunikationsentfernung wird automatisch nach rechts berechnet.

Der Link dieser Methode lautet: https://www.link-labs.com/symphony 

1.2 Maßstab

Die Skala ist das beliebte Sprichwort „Knotennummer“, eine Variable, die leicht zu zählen ist.

1.3 Bandbreite

Der populärere Name für die Bandbreite ist hier die Anforderung für „Netzwerkdurchsatz“ und seine Einheit ist „Bit pro Sekunde“.

Zum Beispiel: 100 Knoten, jeder Knoten, alle 60 Sekunden werden 37 Bytes gemeldet, da das Lorawan-Protokoll im Allgemeinen 13 Bytes an „Metadaten“ (Frame-Kopf und Test) hinzufügen muss, dann ist die erforderliche „Bandbreite“:

(37 + 13) x 8 Bit / 60S x 100 = 667 bps

1.4 Stromverbrauch

Wenn das Terminal und der Sensor (oder der Treiber) über die Batterie mit Strom versorgt werden, ist die Energieeinsparung ein wichtiger Indikator.

Dank der „Synchronous“-Funktion von Lorawanclass A ist das Ende des Terminals sehr gut.

Im Allgemeinen wird der Energieverbrauch durch „Modus + Strom + Dauer“ berechnet.

Am Beispiel des Lorawan-Knotens von Rymi ist der Stromverbrauch in verschiedenen Arbeitsmodi wie folgt:

Dormation = 1,6ua, Hören = 13mA, Start (17dbm) = 88mA.

Es gibt ein LORAAWAN-Terminal und sendet einen Datenrahmen für etwa 10 Minuten, etwa 1000 ms; Gemäß der Vereinbarung kann es nach dem Senden innerhalb von 1 Sekunde geweckt werden. Die Hörzeit beträgt 160 ms und die Empfangszeit 1000 ms; Andere Zeiten liegen im Schlaf. In 10 Minuten (600 Sekunden) ergibt sich folgender Energieverbrauch:

Senden: 1000ms *88mA = 88mA.S

Empfangen: 1160 ms * 13 mA = 15,08 mA.s

Dormation: (600-1-1,16) S* 1,6ua = 0,96ma.s

Durchschnittlicher Stromverbrauch: (88 + 15,08 + 0,96) MA.S / 600S = 0,17 mA

Die gesamte elektrische Energie von AA-Batterien (Nanfu oder Shuanglu) beträgt etwa 2400 mAh und die Betriebszeit beträgt: 2400 mAh / 0,17 mA = 14118 Stunden = 1,6 Jahre.

1.5 Topologie

Wenn die Größe der Netzwerkknoten zunimmt, sind mehr Gateways zur Unterstützung erforderlich. Dabei wird die Netzwerkverbindung „Multi-Star-Typ“ verwendet. Einzelheiten finden Sie unten im Abschnitt „Mittlerer/Großer Lorawan“.

1.6 Kosten

Kosten sind ein komplizierteres Thema. Zusätzlich zu den formalen Kosten (Beschaffungsausrüstung, Bereitstellungskonstruktion usw.) fallen auch immaterielle Kosten an (Entwicklungs-Debugging, technischer Support usw.).

Eine einfache Methode zur Kostenberechnung besteht darin, alle Kosten eines LoRa IoT (formelle Kosten + immaterielle Kosten) zu ermitteln. Abgesehen von der Anzahl der Knoten können Sie „Einzelpunkt-Konstruktionskosten“ erhalten.

Es gibt zwei Grundprinzipien für die LORA IoT-Kosten:

Große Menge: Dies ist das Grundprinzip der Marktwirtschaft, nicht erklärt.

Branchenreife: Die Branche befindet sich im Anfangsstadium auf einem hohen Niveau, da die Kosten (F&E/Herstellung/Marketing/Support usw.) nicht „verwässert“ wurden.

2. Punkt-zu-Punkt (einzelliges Tier)

Das LoRa-Punkt-zu-Punkt-System weist in der Realität nur wenige Anwendungsszenarien auf, z. B.: Verwenden Sie das Handgerät, um den Energiezähler (Strom-/Wasser-/Gas-/Wärmezähler), das Fernsteuerventil usw. zu „benennen“. Natürlich liegen die Grenzen auf der Hand:

1. Es gibt keinen Vermeidungsmechanismus: Es gibt keinen LBT-Mechanismus (Listenbeface Talk). Wenn zwei oder mehr Knoten gleichzeitig gesendet werden, wird das Funksignal beschädigt und die Kommunikation schlägt fehl.
2. Empfangsknoten können keinen geringen Stromverbrauch haben: Empfangsknoten müssen jederzeit auf das Signal des Knotens warten, um in den Ruhezustand zu wechseln.
3. Netzwerk kann nicht automatisch organisiert werden: Konflikte können nicht gelöst werden und der Stromverbrauch ist gering. Die Vernetzung ist zum Luftturm geworden.

3.TDMA (Fischalter)

Wenn die Netzwerkanforderungen die folgenden Bedingungen erfüllen, können Sie das Lora-TDMA-System verwenden.

1) Die Anzahl der Knoten ist gering;

2) Es gibt ein reguläres Gesetz zur Berichterstattung und Herausgabe von Mitteilungen;

3) Die Anforderungen an die Bandbreite sind sehr gering.

Der Vorteil von LoRa-TDMA ist: kostengünstige Implementierung kleiner Netzwerke.

Gleichzeitig liegen auch die Nachteile auf der Hand: Die Netzwerkkapazität ist begrenzt und die Verzögerung steigt linear mit der Anzahl der Knoten. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, muss ein Knoten bei n = 10 auf die Meldung von (10 x Slot) warten, bevor er meldet. Wenn n = 100, müssen Sie die Zeit (100 x Slot) abwarten, bevor der Bericht zulässig ist.

4. Kleiner Lorawan (Dinosaurierzeit)

Wenn die Anzahl der Knoten gering ist, aber Anforderungen an Echtzeit und Durchsatz bestehen, ist es eine geeignete Lösung, einen kleinen Lorawan zu wählen.

Seine Vorteile sind: 8 Kanäle, wodurch 8 Knoten gleichzeitig gemeldet werden können; Standards sind vereinheitlicht und die Geräte jedes Herstellers können angeschlossen werden.

Wenn Sie genau hinschauen, werden Sie feststellen, dass es in der Lorawan-Architektur immer einen Lorawan-Server gibt. Es bringt Komplexität mit sich, obwohl der Cloud-Server die Komplexität nur reduzieren kann.

Small Lorawan: Serverlokalisierung

Kleiner Lorawan: Server Cloud

5. Mittelgroßer Lorawan (Säugetier)

Wenn Sie „Echtzeit“ oder „Netzwerkkapazität“ verbessern müssen, ist das Hinzufügen des LoRaWan-Gateways eine gute Wahl.

Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, führt das Hinzufügen eines oder mehrerer Gateways zu einem LoRaWan-Netzwerk zu keinem Konflikt. Da es nur einen „Gehirn“-LoRaWan-Server gibt, führt es die folgende „intelligente“ Logik aus:

Bericht zur Reduzierung der Redundanz: Wenn ein Paket von mehreren Gateways empfangen wird, erkennt der Server dieses „wiederholte“ Paket anhand von ID und FCNT, nur eine der Kopien.

Ausgewähltes Gateway: Der Server wählt immer das richtige Gateway (häufig die „beste Signalstärke“) und ermöglicht so den Start im Datenrahmen.

Mittelgroßer Lorawan: Serverlokalisierung

Mittelgroßer Lorawan: Server Cloud

6. Großer Lorawan (moderner Mensch)

Die ursprüngliche Absicht von Lorawan, das IoT auf „Telekommunikationsebene“ für Regionen, Länder und die Welt zu schaffen, ist ein ehrgeiziger Plan.

Wie in der folgenden Abbildung dargestellt, sind viele Lorawan-Gateways mithilfe der 3G/4G-Technologie mit dem Server verbunden. Der Kundenserver bietet enormen Speicherplatz und intelligentes Computing. komfortabler Datenzugriff und Interaktion für autorisierte Endgeräte (PC, Smartphones, Tablets etc.).

Derzeit stehen LoRa und NB-IoT (China), EMTC (USA), SIGFOX (Frankreich) und andere Lösungen auf Telekommunikationsebene in starker Konkurrenz; Gleichzeitig liefert es wertvolle Lösungen für den Aufbau von „Large-Scale IoT“.

Großer Lorawan: Server lokalisiert

Großer Lorawan: Server Cloud