Обзор существующего опыта по дальности работы БС
В начале 2016 года компании Lace и AURORA Mobile Technologies провели в г. Пермь опытное развертывание и тестирование системы мониторинга технологических параметров и состояния сетей и объектов тепловодоснабжения, созданной на основе технологии LoRaWAN («Эксперимент по созданию системы мониторинга хозяйственных объектов с использованием LoRaWAN», журнал БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №2 ’16, стр.72-76). Обнаружено, что в условиях городской застройки для установленной на высоте 16 метров БС LoRaWAN устойчивый прием сигнала от датчиков наблюдался на расстояниях до 6 км в outdoor и с расстояния 1.5 км в глубоком indoor (при эксперименте – подвал кирпичного здания).
В 2015 году в Дубае (ОАЭ) в результате полевых тестов обнаружена устойчивая связь датчика с базовой станцией в городе с расстояния 15 км в outdoor и 1-2 км в indoor. Высоту базовой станции в этом эксперименте установить не удалось (предположительно – около 25 метров, http://www.du.ae/about-us/media-centre/newsdetail/2015/10/22/du-brings-internet-of-things-to-life-with-lora-demos-at-gitex).
Тесты в г.Зарагоза (Испания) показали, что в случае расположения БС на холме (высота над уровнем местности 400 метров) устойчивая связь с приемником возможна на расстояниях вплоть до 21 км. Измерения в городских условиях обнаружили прохождения сигнала до БС (высота 20 метров) сквозь 14 зданий на расстояние 1530 метров (Waspmote-LoRa-868MHz_915MHz-SX1272, Networking Guide, um Comunicaciones Distribuidas S.L, стр.25-28)
В Санкт-Петербурге при испытаниях работы измерителя температуры с LoRa-модемом установлено, что сигнал от датчиков в подвалах (глубокий indoor), где отсутствует сигнал сотовой связи, уверенно доходит до базовой станции LoRa (высота 28 метров) с расстояний до 1 км. На улице (outdoor) устойчивый прием в условиях города зафиксирован на расстояниях около 4 км («Беспроводной измеритель температуры с интегрированным LoRa-модемом», журнал БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ №3 ’16, стр. 64-68)
Обобщенный опыт полевых испытаний представлен в таблице, где показаны примерные радиусы действия (в км) БС LoRa (шлюзов) для различных типов застройки, при высоте подвеса 30м, Omni антенны (ДН 360 град.) и коэффициентом усиления антенны 3dBi:
Табл.5:
|
Тип застройки |
Outdoor |
Light Indoor |
Deep Indoor |
|
Сельская местность |
10 км |
4,6 км |
3,3 км |
|
Пригород |
4,0 км |
2,0 км |
1,3 км |
|
Город |
2,5 км |
1,0 км |
0,7 км |
|
Мегаполис |
2,0 км |
0,6 км |
0,3 км |
Пример расчета радиопокрытия в городе Смоленск
Радиопокрытие рассчитывалось на комплексе Atoll Forsk для двух вариантов – indoor и outdoor.
Входные параметры для планирования радиосети LoRa:
- Мощность передачи – 14dBm;
- Область покрытия – город Смоленск;
- Антенна – CXL 900-6LW/l (ДН Omni 360 град., КУ=8dBi, длина - 1.5 м);
- Модель распространения – CrossWave (диапазон частот от 200 МГц до 5 ГГц);
- Частота – 868 МГц;
- Типовая высота размещения антенн – 30м.
Результаты:
Для уверенного покрытия улиц (outdoor) г. Смоленск необходимо 6 БС LoRa:
Для уверенного покрытия зданий (indoor) г. Смоленск не обходимо 10 БС LoRa:
Таким образом,
- в условиях городской застройки в пределах 1км от LoRa шлюза существует хорошее радиопокрытие outdoor и indoor (уровни не ниже -120dBm);
- в пределах 1-3 км покрытие outdoor не ниже -120dBm, в indoor уровни составят около -130dBm (возможна потеря пакетов).
- на расстояниях 3-5 км связь остается, но с уровнем покрытия outdoor до -130dBm (возможна потеря пакетов), в indoor связь будет отсутствовать;
- более 5 км в условиях городской застройки отсутствует outdoor/indoor покрытие.
Краткие выводы по радиопокрытию
Обзор результатов полевых испытаний (полученных из открытых источников) и проведенные расчеты показали чрезвычайно высокие показатели сигнала сети LoRa по дальности радиопокрытия и проникновению в здания, недоступные для других существующих технологий связи в условиях городской застройки.
Оптимальная высота размещения базовых станций LoRa в городе – выше уровня застройки, что обеспечивает уверенное покрытие в outdoor и indoor в радиусе 3 км, и до 5 км для outdoor. В условиях открытой местности устойчивый прием outdoor возможен на расстояниях более 15 км от базовой станции.
