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1.吞吐量,LoRa网关的重要性能/ [" f6 l- M9 }4 b8 V( x$ j! Y! `
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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; Q7 z7 y3 B( }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。9 R7 H! m, M5 M- M# \
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2.误解1:SX1301=48个SX1276/8
7 o) T' ?; r/ j6 j( X- o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。/ h/ Q0 a4 X- L. A. \
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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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_% G8 S: E j7 {0 n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:
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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。, D7 I: o) y U0 m
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$ T# P; v" d! |* n1 p" ?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。( h* v# t9 f4 E" e1 ~/ ^
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+ E% a* v4 [2 Q4 U9 W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。
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3.误解2:SX1301=8个SX1276/8! ~9 n8 Q+ j# R3 i
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。5 ~6 l5 o9 w0 F& D/ s! C
; v7 X! |# p2 VADR(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 c2 Z" n* L- @( P( w; U/ l% ?* i
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7 |, i! W' B; I; h* K1 G+ I4.更真实的评估* S( }& V! }; q) J$ U, f6 U; L
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; T( S& w5 j6 s5 L- f) ~
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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。, J5 M( _) ^0 ~. U, I, q+ G
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" ^- _" A$ w5 E2 N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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1 Q; K3 \/ p2 F, H: K |. v. v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%: c6 h. f, S! K" p
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" s" p& {/ H5 f$ z: X小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8; ~8 [$ R) l, v4 Q4 h+ I# @* h
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