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1.吞吐量,LoRa网关的重要性能
" z5 }/ L% }! r9 e0 a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。" h; W" C( X" f' s8 |
0 H. b* q. V, H3 S5 {- [* {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。$ I. Y, U7 [/ o" K/ E
' |9 @3 l$ {( Y2 o% x2.误解1:SX1301=48个SX1276/8
" d! a( S' E# e% I1 G6 R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。: g9 [" }' P6 ]5 x
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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。
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' r1 X5 X9 _. W: i- t1 P! ~6 i* w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:/ A5 V; Q" Q* M( q
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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。0 `1 D' _! e5 w# T9 N7 k3 I
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# e! x3 a* D8 `0 t9 f, {' g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。 U! K) S9 g2 V, z1 s t4 m0 F8 l
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2 }8 v/ T2 ?2 {- B: y, q+ s3.误解2:SX1301=8个SX1276/8
+ i r' Y4 l. F2 Z4 J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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ADR(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。' y- L! ?/ O6 X7 D
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3 K+ p4 m. ~7 c) e* \4.更真实的评估
" ~% s$ m" ?6 q9 p9 [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 }' G- Z1 P/ f7 q' s0 R1 }
4 T' ?( [6 X0 _9 }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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5 a; p0 c3 ~! t' y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。; X3 o2 `) `0 W% x% {% U$ G
& Q( c! P! v- Q4 X9 B. ]& r) k$ w9 D& M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%- W$ R0 M t2 b
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7 _ j3 M2 f/ i* E) V+ U小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/85 ?- n+ {( k: {# j8 M. J. Q
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