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SX130芯片的LoRa网关吞吐量是SX127芯片的多少倍?

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发表于 2023-6-16 16:45:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.吞吐量,LoRa网关的重要性能1 F! z" j+ I  X6 L5 X3 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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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。* Q8 B3 u/ \7 h
  d8 d+ f1 d/ A9 e7 u
2.误解1:SX1301=48个SX1276/86 I, ~+ ]5 o7 \8 o! O# Q
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。& V$ h; j- U) _7 [# V7 p

7 v0 j9 p/ x+ J: t, B4 K2 e1/ U& |+ z+ V) v3 I2 o8 ^# m3 p
7 [4 X, m4 c+ Y9 y  c2 I
如果您只需要知道结果,看完上面的数字----8,就OK了,请移步。
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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:0 ]  R4 U, ~7 F) L5 B

8 L( I6 J) a" H1)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。
4 C, h. ~4 k& _2 N8 }
+ T: L& m& B% J& v, E8 a2)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。& M) N5 E! J1 w% u2 c
( g& j$ _, u: H5 s3 n% }" T, Q# i
21 H7 k1 @7 H1 l0 F8 {9 a' \/ P/ F- I

& r' z# r# c2 U) @* N4 b* R9 ^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。2 m1 p$ P3 I! r3 T  I  g4 {

( ^) B& [, |  e9 G2 e+ p5 b( p3
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8 I- f% H1 H" Y: V# R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。
& D+ j* G% A# J2 s0 O3 M- Z% ^1 u& v& \" }8 I! j2 s) ]2 L& ]
4# l6 J/ B& X- L1 _( X) m" G
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3.误解2:SX1301=8个SX1276/8- n' g, Q9 o! V2 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。
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% ]" B1 b0 k$ B3 NADR(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。3 {7 ^# R% R0 s. V' O

  u# V6 g$ N; X" p: C  L5- D* o  p6 v- L3 d- d) D

( q: i2 V: L9 k2 P4.更真实的评估% R& S9 o9 i$ p! |$ x% ]4 E( `2 }+ A
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。/ ^% X0 q; h6 E! L7 S* a, L8 W9 \. O

$ }7 Y& x( T& y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。/ m+ X2 C0 m3 U& M1 d  h
6 K$ h4 |) M) o
6. Y1 g$ ?4 L+ h1 i6 t) _8 |
/ q7 q; ^2 c# w7 h0 u- \
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。
2 }) E7 u. A: N) m" g1 g$ B8 o7 K) N3 j
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%6 ~% X9 L3 [$ f+ M6 R

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3 ]$ O6 X9 X& `5 A$ @; D/ p& l: Q% f6 \9 {
小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8
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