LoRa Funktechnik
Die Reichweite von LoRa Funktechnologie
Auf der Webseite Radio Mobile Online kann man Reichweitensimulationen berechnen.
In dieser Simulation bin ich von der vollen legalen Funkleistung von 0,01 Watt ausgegangen, dies enstpricht 10 dBM. Auch dies natürlich nur theoretisch, da eventuelle Verluste und Gewinne durch Antennen und Kabel nur geringfügig berücksichtigt sind.
Der Author der Seite ist ein Canadier namens Roger Coudé, engagierter Funkamateur.
Auf dieser vergrößerten Ansicht ist die gute Reichweite gut einsehbar. Natürlich ist dies nur eine Berechnung und stark anhängig von der Bebauungssituation, störende Einflüsse (weitere Sender auf entsprechenden Frequenzen), Wetter, etc. pp.
Mit einer entsprechenden Platzierung von Gateways ist so eine kostengünstige, großflächige Abdeckung realisierbar.
Antennen
Externe Antennen sind nur für Geräte des HC-50 Systems erforderlich/empfehlenswert, wenn diese als Basisstation betrieben werden sollen oder um die Reichweite deutlich zu vergrößern.
Für Geräte der EcoSensors-Serie sind sie nicht verwendbar!
Es gibt die unterschiedlichsten Antennen am Markt. Bei den kostengünstigen LoRa-Boards aus Chinesien gibt es meistens kleine günstige Antennen, wie auf dem nebenstehenden Bild zu sehen sind, im Lieferumfang. Diese erreichen unter guten Verhältnissen schon eine beachtliche Reichweite von 2-3 km.
Für eine Basistation empfiehlt sich beispielsweise eine Antenne mit omnidirektionaler Abstrahlung und möglichst hohen Gewinn. Eine lange Antennenzuleitung wiederum bringt auch entsprechende Verluste mit sich. Es gilt also, einen Alltagstauglichen Kompromiss zu finden. Je nach Montagesituation und gewünschter Reichweite/Abdeckung kann auch mit verschiedenen Antennen experimentiert werden.
DeLock 433MHz Antenne mit 3dBm Gewinn
Frequenzen
In der EU sind die Frequenzen 433 MHz und 8686 MHz für die Kommunikation zugelassen.
Spreizfaktor
Der Spreizfaktor bestimmt, wie viele Symbole zur Kodierung von Nutzdaten verwendet werden. Dies ist für die LoRa-Modulation von SF6 bis SF12 spezifiziert. Zum Beispiel werden bei SF7 128 Symbole verwendet, bei SF11 sind es sogar 2048 Symbole für die Kodierung der identischen Nutzdaten. SF7 ist der Standard-Spreizfaktor, der zur Datenübertragung von 64 Bytes eine Laufzeit von ca. 120 Millisekunden hat. Bei SF11 beträgt die Laufzeit sogar deutlich über eine Sekunde. Somit ergibt sich Folgendes:
Kleiner Spreizfaktor (z. B. SF7):
- Kurze Übertragungsdauer
- 10 Transaktionen pro Sekunde möglich
- Weniger Stromverbrauch
- Geringere Reichweite
- Mehr Teilnehmer im Netzwerk möglich
- Kleine Funkzelle
Großer Spreizfaktor (z. B. SF11):
- Lange Übertragungsdauer
- Nur eine Transaktionen pro Sekunde möglich
- W-esentlich mehr Stromverbrauch (10x)
- Größere Reichweite
- Weniger Teilnehmer im Netzwerk möglich
- Große Funkzelle
Frequenzbandbreite
Die Bandbreite für die LoRa-Modulation lässt sich einstellen, definiert sind unter anderem 31,25 kHz, 41,7 kHz, 62,5 kHz, 125 kHz, 250 kHz und 500 kHz. Eine kleinere Bandbreite benötigt deutlich mehr Zeit für eine Nachrichtenübertragung. Bandbreiten unter 125 kHz funktionieren nur mit spezieller LoRa-Hardware, die unter anderem einen TCXO (Temperature Compensated Crystal Oscillator) verwendet und spezielle Hardwareunterstützung dafür hat. Stabil mit allen LoRa-Chipsätzen funktioniert es ab 125 kHz.
Wichtig ist die Bandbreite auch bei der Kanalwahl: wird beispielsweise der Kanal 868,1 MHz mit einer Bandbreite von 125 kHz verwendet, muss der nächste freie Kanal weiter als die Bandbreite entfernt sein. Dies bedeutet, dass 868,2 MHz nicht funktionieren, 868,3 MHz wäre der nächste freie Kanal.
RSSI und SNR
Dieser Teil der Dokumentation ist noch nicht ausgearbeitet und wird in Zukunft noch ergänzt.
