Apakah kisaran 50 km + dimungkinkan di LoRa?

10

Saya membaca artikel ini yang mengatakan saya bisa mencapai 50 km dengan modul LoRa.

Tetapi ketika saya membaca deskripsi produk dikatakan kisaran in-built hanya 16 km, jadi saya jelas membutuhkan antena. Tapi antena apa yang bisa saya gunakan yang bisa mendapatkan modul LoRa 16 km hingga 50 km?

Akankah sesuatu seperti ini berfungsi?

raspberry-pi lora lorawan Haziq Muhammad
sumber
1
terkait iot.stackexchange.com/questions/2560/…
Sean Houlihane

Jawaban:

8

Tampaknya rentang setidaknya 440 km dimungkinkan dengan protokol LoRa (yaitu tidak ada asumsi waktu penerbangan seperti pada GSM).

Cara yang benar untuk menjawab pertanyaan ini adalah dengan melihat anggaran tautan untuk pengaturan pengiriman / penerimaan Anda. Meskipun perhitungan dasarnya sederhana, mengetahui cara yang tepat untuk melakukan perhitungan tidaklah sesederhana itu.

Untuk menerima sinyal yang dapat digunakan, penerima memerlukan rasio sinyal-ke-noise tertentu (ditentukan oleh tingkat kesalahan yang dapat ditoleransi dan karakteristik modulasi). Anda dapat menemukan beberapa contoh daring tentang cara menghitung ini (untuk LoRa atau yang serupa).

Sinyal berasal dari daya pancar, plus penguatan antena, minus kehilangan ruang kosong (perhitungan rentang) dikurangi bayangan dari non-line-of-sight, plus penguatan antena.

Noise berasal dari lingkungan terima atau noise termal (mana yang terbesar) dan angka noise amplifier, ditambah gangguan multi-jalur yang tidak menunda kompensasi pada receiver.

Dengan asumsi rentang 16km dimungkinkan dengan antena sederhana (radiasi seragam bola), Anda meminta kenaikan rentang 3,125 kali atau daya 9,7 kali. Ini praktis sekitar 10 dB, sehingga sebagai perkiraan kasar Anda memerlukan penguatan antena 5 dB di atas antena 'sepele' di setiap ujungnya. Jika Anda menargetkan 7 dB di setiap ujungnya, ini memberi Anda margin kecil untuk faktor-faktor lain yang belum Anda perhitungkan, ketidaksempurnaan dalam perakitan Anda, dll.

Komplikasi lebih lanjut adalah bahwa kisaran 16km yang dikutip masuk akal dalam cakrawala antena yang dekat dengan bumi, tetapi untuk mencapai garis pandang 50km, Anda perlu menaikkan satu atau kedua ujungnya beberapa meter.

Sean Houlihane
sumber
1
Perhitungan kehilangan jalur ruang bebas relatif tidak penting kecuali jika Anda memiliki garis pandang yang sebenarnya - yang biasanya berarti berbicara dengan pesawat terbang atau puncak gunung. Dalam aplikasi yang lebih umum, penghalang (termasuk cakrawala) dan gangguan adalah driver.
Chris Stratton
@ ChrisStratton dalam istilah tautan anggaran, kehilangan jalur ruang bebas termasuk istilah 1 / r². Perbedaan antara kehilangan jalur total dan kehilangan jalur ruang bebas mencakup efek yang Anda sebutkan. Dalam kasus yang sangat ekstrim ini adalah -317 dB! Ini mungkin adalah kehilangan ruang bebas aktual terbesar yang pernah diukur.
uhoh
Intinya adalah bahwa jika Anda tidak memiliki garis jika penglihatan, bahwa, alih-alih kehilangan ruang bebas, adalah pendorong yang dominan, maka kehilangan jalur ruang bebas tidak benar-benar informatif. Jawaban ini mencoba menerapkan model tanah datar yang tidak terhalang pada jarak di mana hanya topografi yang tidak biasa atau antena yang dinaikkan akan membuat itu benar, sehingga untuk sebagian besar tujuan praktis menyesatkan dan salah: penanya mungkin tidak akan mendapatkan apa yang mereka inginkan, sementara dalam mengabaikan masalah sebenarnya ini menyiratkan mereka akan salah.
Chris Stratton
7

Pertama, pertanyaan Anda tidak dapat dijawab karena tidak ada yang tahu apa yang akan berhasil di lingkungan yang tidak dikenal. Misalnya jika ada bukit besar di antara dua modul, atau kota besar maka itu tidak akan berfungsi. Tetapi jika modul Anda terpasang pada ballon yang memiliki ketinggian 38 km , maka Anda mungkin baik.

Sementara balon itu berada di ketinggian 38.772 km (sekitar 127.204,7 kaki) di suatu tempat dekat perbatasan antara Jerman dan Belanda, balon itu terlihat oleh simpul The Things Network di Wroclaw, Polandia, pada jarak 702.676 km, atau sekitar 436 mil.

Tetapi apa yang saya anggap ini sebagai data yang lebih realistis. Mereka mencapai sekitar 18,3 km dengan garis pandang yang bagus dan antena yang lebih baik dari yang Anda tautkan.

  • Dimungkinkan untuk mencapai jangkauan yang lebih besar, terutama dengan antena gerbang gain lebih tinggi [...]

  • Untuk kinerja jangkauan terbaik, garis pandang atau garis pandang dekat diinginkan. Mengangkat antena gateway (misalnya, pada bangunan atau tiang) disarankan bersama dengan survei lokasi untuk menentukan lokasi terbaik untuk memasang antena gateway. [...]

  • Rentang dalam lingkungan perkotaan berada di luar cakupan tes ini, tetapi 1-2 kilometer (tergantung pada lingkungan) harus dimungkinkan di lingkungan perkotaan dengan beberapa tingkat penetrasi bangunan.

Singkatnya untuk meningkatkan rentang:

  • Tinggikan antena Anda.
  • Gunakan antena dengan keuntungan lebih tinggi.
  • Gunakan antena directional dan bukan yang omnidirectional.

Namun perlu diingat bahwa pada akhirnya Anda akan selalu dibatasi oleh lingkungan.

Berikut ini adalah studi yang cukup rinci tentang topik yang layak dibaca.

Bence Kaulics
sumber
1
Itu adalah studi dan tautan yang sangat menarik!
uhoh
5

Coba antena Yagi. Baik penerima maupun pemancar akan membutuhkan antena, dan keduanya harus disejajarkan satu sama lain (saling berhadapan langsung). Ketidaktelitian beberapa derajat saja akan menyebabkan penerimaan yang buruk. Ada berbagai panduan antena yagi DIY online, dan program kalkulator open source yagi yang akan menghitung dimensi yang diperlukan untuk antena 868MHz dan balun. Anda dapat membeli sebagian besar persediaan, seperti kawat tembaga tebal atau batang aluminium, di sebagian besar toko perangkat keras (Home Depot, Lowes). Anda mungkin harus mencari online untuk adaptor SMA (ketahui perbedaan antara SMA dan RP-SMA) untuk memasang antena, dan kabel koaksial yang layak. Jika Anda akan mencobanya, saya sarankan Anda membeli RTL-SDR ($ 20USD) untuk debugging radio. Saya ragu Anda akan mencapai 50km. Jika Anda menaikkan level daya yang cukup untuk mencapai rentang 50km, setidaknya di AS, Anda d mungkin melanggar hukum FCC. Saya pikir kekuatan maks adalah 25mW

GusGorman402
sumber
RTL-SDR tidak berguna untuk ini. Meskipun universal (sampai-sampai memberi makan perangkat lunak LoRa decoding) itu adalah penerima yang benar-benar mengerikan dengan rentang dinamis terbaik dikategorikan sebagai lelucon, terutama dibandingkan dengan sesuatu yang sebenarnya direkayasa untuk pekerjaan sinyal lemah seperti chip LoRa khas. Pada dasarnya Anda menggunakan RTL-SDR untuk menjelajahi sinyal terdekat atau hilir dari ujung depan yang mengesankan.
Chris Stratton