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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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安防传说人物

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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7 g% O) e# G+ W  i4 ~
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。6 X5 G: M# J8 \

9 u; l5 y& `- P" H( a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。* Q: [9 f+ }( X* r
4 v6 W% ~6 W0 }5 Q, O9 [0 p
2.误解1:SX1301=48个SX1276/8
5 c! _0 x/ N. q9 J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。& o* Q% m. i( z4 h$ P% p+ B
7 w$ \$ P! x! l4 [
14 T0 e0 E- [7 I2 j3 V$ ~
1 b1 l  i$ o" Q4 |- R; p
如果您只需要知道结果,看完上面的数字----8,就OK了,请移步。
* q$ `* g; K! l5 `+ |8 J& Q, a0 i0 Y- Y. 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:
& M+ t2 c: z8 X4 p5 N
3 J# z; d( ?% ]4 C6 P1)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 }' x, Z( b* H, Q

' M# o. f. t" U! n! @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。
/ Q9 O; K8 b5 M9 v2 a, Z" c
; `6 Q0 e& H. Q1 C8 h! c: K* a8 K5 \, H2/ G$ M( }- G5 w
1 h( A' Z+ |% d. N" {8 e7 S$ K* A0 T
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。) }  [, K% G. |* m8 k

7 p/ k* g9 S. Z1 `( i3
/ u! S% b+ ^1 v1 \, u) y! I, y, w/ _2 L. y1 f1 P) Y
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。# P& L1 _- E$ U2 U. J

; y1 l" F& I& ~; b0 q; h. [48 Q) J& Y: Q; u$ V- Z' I# A

' c  U0 `8 W$ Q: W5 h3.误解2:SX1301=8个SX1276/8
; y0 j0 _& u% I" F8 N( 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。% p( H# Z( F* c. C
  I. ], W7 v- [; Q6 ~
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。
9 f: w# k, l3 ]# \. \! I6 ]* S
: F8 l+ Q7 T7 _- {5  f/ Y# R- k( C3 Z3 J7 e
2 Q1 M& ]1 [1 w" S. r7 L
4.更真实的评估$ y4 I1 q; A" ~8 H+ p3 `# h. F
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。
/ m( e; |$ [, A) s! |+ [8 e! Z6 T, _1 Z1 j# m' ~
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。
! V' e+ x- e" h( j7 p, }  l  p+ B
6
9 O: t, X3 r% M. X; r
9 V9 o& E7 K2 g- A- X! @4 A( j8 c9 L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。( @4 i; V' ^/ p8 s
5 L! V- k3 y+ ~9 B9 @% J+ p+ |
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%
% c2 A  |% L( a: G! j( X$ x8 L2 V- }' B6 m5 _" f# R5 i
7$ d; y! P* g  ~- F0 p+ t# `# \
& M4 U$ N5 l% G5 w1 ?# {
小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8/ [+ I* k/ z+ r  t
) D" f! o" ]7 G. |/ H8 H5 _
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