LoRa에서 50km 이상의 거리가 가능합니까?


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LoRa 모듈로 50km까지 올라갈 수 있다고 말한 이 기사 를 읽었습니다 .

그러나 제품 설명을 읽을 때 내장 범위는 16km에 불과하므로 분명히 안테나가 필요합니다. 그러나 16km LoRa 모듈을 50km까지 사용할 수있는 안테나는 무엇입니까?

뭔가 이 작품처럼?


답변:


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것 같다 적어도 440km의 범위가 가능하다는 것을 (시간 -의 비행 가정 GSM 같이가없는 즉,)가 로라 프로토콜.

이 질문에 대답하는 올바른 방법은 전송 / 수신 배열에 대한 링크 예산을 보는 것입니다. 기본 계산은 간단하지만 계산을 수행하는 올바른 방법을 아는 것은 그리 간단하지 않습니다.

사용 가능한 신호를 수신하려면 수신기에 특정 신호 대 잡음비 (허용 가능한 오류율 및 변조 특성에 의해 결정됨)가 필요합니다. LoRa 또는 이와 유사한 것을 계산하는 방법에 대한 온라인 예를 찾을 수 있습니다.

신호는 전송 전력, 플러스 안테나 이득, 마이너스 자유 공간 손실 (범위 계산)에서 비 시선으로 인한 음영 및 안테나 게인을 뺀 값입니다.

잡음은 수신 환경 또는 열 잡음 (가장 큰 것) 및 증폭기 잡음 수치와 수신기에서 지연 보상되지 않는 다중 경로 간섭에서 비롯됩니다.

간단한 안테나 (구면 균일 방사)를 사용하여 16km 범위를 사용할 수 있다고 가정하면 범위가 3.125 배 증가하거나 전력이 9.77 배 증가해야합니다. 대략 10dB 정도의 편리함을 나타 내기 때문에 대략적인 근사치로 각 끝에서 '사소한'안테나 위로 5dB의 안테나 이득이 필요합니다. 각 끝에서 7dB를 목표로하면, 설명하지 않은 다른 요소, 어셈블리의 결함 등을위한 작은 마진이 제공됩니다.

더 복잡한 문제는 인용 된 16km 거리가 지구와 가까운 안테나의 지평선 안에있을 것 같지만 50km의 가시선을 얻으려면 한쪽 또는 양쪽 끝을 많은 미터로 들어 올려야한다는 것입니다.


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여유 공간 경로 손실 계산은 실제 시선이없는 한 상대적으로 중요하지 않습니다. 이는 일반적으로 항공기 또는 산 정상과 대화하는 것을 의미합니다. 보다 일반적인 응용 분야에서는 장애물 (수평선 포함)과 간섭이 드라이버입니다.
Chris Stratton

링크 예산 링고에서 @ChrisStratton, 여유 공간 경로 손실 에는 1 / r² 항이 포함됩니다. 총 경로 손실과 여유 공간 경로 손실의 차이에는 언급 한 효과가 포함됩니다. 이 극단적 인 경우 에는 -317dB가 엄청납니다 ! 이것은 아마도 가장 큰 실제 여유 공간 손실입니다.
uhoh

요점은 만약 당신이 시야에 선이 없다면, 자유 공간 손실이 아닌 지배적 인 드라이버가 자유 공간 경로 손실이 실제로 그렇게 유익하지 않다는 것입니다. 이 답변은 특이한 지형이나 안테나가 높아지는 거리에서 평평한 방해받지 않는 지구 모델을 적용하려고 시도합니다. 실제 문제는 이것이 의미하는 바를 잘못 암시합니다.
Chris Stratton

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첫째, 아무도 알 수없는 환경에서 어떤 것이 효과가 있을지 알 수 없기 때문에 귀하의 질문에 대답 할 수 없습니다. 예를 들어 두 모듈 사이에 큰 언덕이 있거나 큰 도시가 있으면 작동하지 않습니다. 그러나 모듈이 고도가 38km 인 ballon에 부착되어 있으면 좋을 것입니다.

풍선이 독일과 네덜란드의 국경 근처 어딘가에 38.772km (약 127204.7 피트)의 고도에 있었지만 폴란드 브로츠와프의``사물 네트워크 ''노드는 702.676km 또는 약 436 거리에있었습니다. 마일.

그러나 이것을 더 현실적인 데이터로 생각할 것 입니다. 그들은 당신이 연결 한 것보다 좋은 가시 선과 더 나은 안테나로 약 18.3km를 달성했습니다 .

  • 더 높은 게인 게이트웨이 안테나를 사용하여 더 큰 범위를 달성하는 것이 가능할 수 있습니다. [...]

  • 최상의 범위 성능을 위해서는 가시 또는 근시가 바람직합니다. 게이트웨이 안테나를 설치하기에 가장 적합한 위치를 결정하기 위해 현장 조사와 함께 게이트웨이 안테나 (예 : 건물 또는 마스트)를 높이는 것이 좋습니다. [...]

  • 도시 환경 내 범위는이 테스트의 범위를 벗어나지 만 어느 정도의 건물 침투가있는 도시 환경에서는 1-2 환경 (환경에 따라 다름)이 가능해야합니다.

범위를 늘리기 위해 요약하면 :

  • 안테나를 높이십시오.
  • 더 높은 이득을 가진 안테나를 사용하십시오.
  • 전 방향 안테나가 아닌 지향성 안테나를 사용하십시오.

그러나 결국에는 환경에 따라 항상 제한됩니다.

다음은 읽을 가치가있는 주제에 대한 매우 자세한 연구 입니다.


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정말 흥미로운 연구와 링크입니다!
uhoh

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Yagi 안테나를 사용해보십시오. 수신기와 송신기 모두 안테나가 필요하며 서로 정렬되어야합니다 (직접 가시선). 약간의 부정확성만으로도 수신 불량이 발생할 수 있습니다. 온라인에는 다양한 DIY yagi 안테나 가이드와 868MHz 안테나 및 balun에 필요한 크기를 계산하는 오픈 소스 yagi 계산기 프로그램이 있습니다. 두꺼운 구리선 또는 알루미늄 막대와 같은 대부분의 소모품은 대부분의 철물점 (Home Depot, Lowes)에서 구입할 수 있습니다. 안테나와 알맞은 동축 케이블을 연결하려면 SMA 어댑터 (SMA와 RP-SMA의 차이점을 알고 있어야 함)를 온라인에서 찾아보아야합니다. 시도해보고 싶다면 라디오 디버깅을 위해 RTL-SDR ($ 20USD)을 구입하는 것이 좋습니다. 그래도 50km를 달성 할 수 있을지는 의문입니다. 적어도 미국에서 50km 범위를 달성 할 수있을만큼 전력 수준을 높이면 d FCC 법을 위반하는 것 같습니다. 최대 전력은 25mW라고 생각합니다


RTL-SDR은이 기능에 유용하지 않습니다. LoRa 디코딩 소프트웨어에 보편적 인 반면, 특히 전형적인 LoRa 칩과 같이 약한 신호 작업을 위해 설계된 것과 비교할 때 농담으로 분류 된 다이나믹 레인지가있는 끔찍한 수신기입니다. 기본적으로 RTL-SDR을 사용하여 근처 신호 를 탐색 하거나 인상적인 프론트 엔드의 다운 스트림 을 탐색하십시오 .
Chris Stratton
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