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1.吞吐量,LoRa网关的重要性能0 E$ h$ t* G8 R6 E
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。
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, v& \7 ?# t8 k, R! S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芯片的数据吞吐量是SX1276/8芯片的多少倍呢?我们一起来探讨。
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" G& v E) U# h- l1 \6 ~% _, U5 s2.误解1:SX1301=48个SX1276/8
* t* Q+ b( J+ G3 g( E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。' |. Y5 t, z- C" J
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如果您只需要知道结果,看完上面的数字----8,就OK了,请移步。# t7 B7 y( r/ k& j1 N/ M7 |
# R# n- f2 n4 _5 |+ H. Q7 \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:: ]/ M B( I1 M' ]5 m
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1)它只有8路LoRa解调器,这才是真正的瓶颈!那怕一个通道(IF0~IF7)接收了6个正交数据包,解调器也只负责处理其中一个。
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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。
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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(IF0~IF7),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。1 Z; `6 Q5 ^7 R' C( | q7 P
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/ Y1 z3 r7 S8 Z$ T4 e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。+ v9 @. Q8 M7 X" z* K/ S. r
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3.误解2:SX1301=8个SX1276/8) G+ n- k: G! a- b
那么,SX1301芯片是否等于8个SX1276/8呢?也不正确!因为,这忽略了SX1301芯片的ADR技术。
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3 x/ Y+ o8 x! i. x8 AADR(Adaptive 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。
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3 b/ o0 I# K3 y3 N* f8 [: [9 I$ E4.更真实的评估" a+ U7 ^% R, `8 Z! x* H
SX1301芯片的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。4 `+ w, l8 Z! U9 j6 ?6 v3 ~ [% ?) O
3 ~( B- g/ F3 o8 ]$ t2 C$ c因为LoRa的长距离优势,往往基于低速率,即下表的SF12=293bps;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。
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8 s8 ?0 D* ?% C6 G- u; V7 B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。
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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%
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8 p9 y# d: ^8 k2 s9 f小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8. N: n$ D$ H% Z. L- j8 O
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