|
1.吞吐量,LoRa网关的重要性能# \0 h. ^) L! B- s( q
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。3 c! {: F- V( D% z; g A
0 I6 \! T; c6 v& O; ^" y0 B0 \4 z7 O
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。
$ n5 N: J3 Q9 w/ ~8 ?: P) B
9 T8 ~; A u0 L2.误解1:SX1301=48个SX1276/8
: E7 F3 o1 Y1 Z ^1 e/ k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。
% g5 k2 ~; a. k% _7 F$ S4 O$ c+ [( ^+ [) p; X
17 E3 m6 e$ w" M& `
% ^+ V, _, D$ b3 F4 z2 g9 X
如果您只需要知道结果,看完上面的数字----8,就OK了,请移步。1 y& V' K U$ c, J+ s+ p+ D
8 K# c' q+ S' i$ @
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:6 D: G5 ^. K7 D; Y7 O" N
5 ?8 l# W5 @4 g r7 ]
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。
6 X0 e5 n8 J6 [" @, u0 v5 L& U) X: i- U" d* E
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。# l3 ?- }0 Y3 I# ^
0 g7 ]( m2 L c# ]4 ?' S29 r @. o: U7 ]
! k2 {1 S) o6 P+ S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。! M. Z" H4 o) {# `6 K
+ D7 c0 n" {8 J" q3 Z4 ]5 X+ U! S
- L. X9 `. V7 [; j* t
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。. T2 ?0 r9 V) e0 o3 g
3 L; P' g% J$ l$ ^
40 \, G. U5 @9 ?9 O7 u
5 \8 r4 i0 h& d6 k5 W* |3.误解2:SX1301=8个SX1276/8
0 Q F& u" v% x( V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。. c" m. J* `/ m
7 ?' H% N, ^! k" kADR(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。
h. [% |: G0 N$ T" b3 H( h9 o) }# ?7 @
5
% M9 Q* e/ s) F; v* s7 X
2 L. N3 N* V9 m' m/ G, g4.更真实的评估
* {; P2 N9 M" t8 i, ?- pSX1301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。
+ T. g1 W6 Q% K, c) }1 y7 _0 u3 f3 V) E, e' m6 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。( h+ I# u+ k0 F4 a" ^
5 E/ |- S$ K8 p; ]" h. f. E7 v% X3 g
6
/ a; B9 l1 L/ s u3 O9 |* f, z j1 ?- F9 `. d
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。' N% e5 e( X r% i4 g- Q
2 q/ b: Y* O4 Z$ L
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%7 i% ~9 E* j4 j6 ?! y+ c: b
& r$ P" k# Z, k- @0 b
7
1 B) c* I8 x0 O N) m
2 P; n5 u" L' m! V( `小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8# b# V: Q' T( J: H) \
5 J& W. ?/ [$ L* s; O6 f |
|