上期我們講到本系列中的前兩個部分：lora物理層技術(shù)以及lorawan協(xié)議，這期我們來講剩下的LoRa網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署、lora應(yīng)用案例以及l(fā)ora安全性與隱私保護中的LoRa網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署。
LoRa網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和部署需要從實際應(yīng)用場景對網(wǎng)關(guān)的布置、網(wǎng)關(guān)的覆蓋范圍、信道的配置、網(wǎng)絡(luò)容量以及可靠性等5個方面考慮。
1、LoRa網(wǎng)關(guān)的布置需要從地理環(huán)境、網(wǎng)關(guān)密度以及網(wǎng)關(guān)天線如何擺放等方面考慮。
首先地理環(huán)境是影響LoRa網(wǎng)絡(luò)的重要因素，在城市環(huán)境中，網(wǎng)關(guān)應(yīng)該布置在高層建筑或開闊地帶以獲得最佳視線，減少建筑物遮擋造成的信號衰減。而對于農(nóng)村或偏遠地區(qū)，則可能需要增加網(wǎng)關(guān)數(shù)量以擴大網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍，保證每一個節(jié)點能夠順利接入lora網(wǎng)絡(luò)。其次，網(wǎng)關(guān)的密度對網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響較大，根據(jù)預(yù)期的終端設(shè)備數(shù)量和數(shù)據(jù)傳輸需求，來決定網(wǎng)關(guān)的部署密度。在部署網(wǎng)關(guān)時，建議網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)關(guān)之間的信號覆蓋有一定重疊，在某個網(wǎng)關(guān)信號不好時允許節(jié)點切換連接的網(wǎng)關(guān)來保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。另外，更多的網(wǎng)關(guān)可以提供更大的網(wǎng)絡(luò)容量和冗余性，從而保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和服務(wù)質(zhì)量。最后，天線的擺放也是有講究的，合適的天線增益和安裝角度有助于提高接收靈敏度和擴大覆蓋半徑，一般建議將天線放到高處，垂直于地面放置，如果是使用的定向天線，則需要根據(jù)天線的方向和角度來進行安裝。
2、由于現(xiàn)場環(huán)境一定會存在環(huán)境干擾噪聲，網(wǎng)關(guān)的信號覆蓋范圍達不到實驗室中測試的距離，因此需要規(guī)劃好網(wǎng)關(guān)的覆蓋范圍。規(guī)劃網(wǎng)關(guān)的范圍一般分為兩步，首先是基于LoRa技術(shù)的特性，計算每個網(wǎng)關(guān)的實際覆蓋范圍時的鏈路預(yù)算，且需要將發(fā)射功率、接收靈敏度、天線增益及路徑損耗等因素包含在內(nèi)進行計算。得出射頻規(guī)劃工具模擬預(yù)測的結(jié)果后，還需結(jié)合實地信號強度測試來精確調(diào)整網(wǎng)關(guān)的位置和數(shù)量，確保目標區(qū)域無盲點并保持良好的信號質(zhì)量。
3、在許可的頻段內(nèi)進行頻率規(guī)劃，避免同頻干擾。比如在中國，LoRa網(wǎng)絡(luò)需要在指定的470MHz至510MHz或779MHz至787MHz頻段內(nèi)工作。在高密度部署情況下，不同網(wǎng)關(guān)之間應(yīng)合理分配不同的信道， 以避免相同信道之間的干擾。此外，也需要根據(jù)實際距離和吞吐量需求選擇合適的SF和BW，合理的配置應(yīng)該兼顧遠距離低速傳輸和近距離高速傳輸?shù)男枨蟆?/span>
4、在網(wǎng)絡(luò)容量這方面，針對大規(guī)模部署，可以使用分層網(wǎng)絡(luò)，也就是將子網(wǎng)劃分或多級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將不同類型的設(shè)備或業(yè)務(wù)分布在不同的信道和網(wǎng)關(guān)上，降低網(wǎng)絡(luò)擁堵風險。而利用LoRaWAN中的自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率（ADR）機制，可以自動調(diào)整終端設(shè)備的傳輸參數(shù)，以平衡網(wǎng)絡(luò)容量和能耗效率。最后，可以使用空中接口訪問控制，來優(yōu)化大量并發(fā)傳輸?shù)那闆r下的網(wǎng)絡(luò)利用率。
5、對于lora網(wǎng)絡(luò)的安全性，需要確保所有設(shè)備都遵循LoRaWAN的安全規(guī)范，并實施網(wǎng)絡(luò)認證、加密傳輸和防止中間人攻擊等措施。此外在關(guān)鍵應(yīng)用中，為保證服務(wù)連續(xù)性，應(yīng)考慮部署備用網(wǎng)關(guān)，并在網(wǎng)絡(luò)層面進行故障切換和負載均衡設(shè)計。
接下來分析一個案例來詳細說明如何部署lora網(wǎng)絡(luò)。在一個較為廣闊草原上，需要在其中設(shè)立氣象站，采集草原上不同地點的氣象數(shù)據(jù)。該場景是多個傳感器傳輸數(shù)據(jù)至一個應(yīng)用端的場景，因此選擇使用星型或者mesh網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。由于草原比較廣闊，環(huán)境噪聲對信號的干擾比較小，同時，將天線加高，單個網(wǎng)關(guān)就足以覆蓋較大范圍區(qū)域中的檢測設(shè)備，多個節(jié)點可能會并發(fā)數(shù)據(jù)且較為頻繁，選擇使用空中接口訪問控制，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)利用率。此外，在已布置的網(wǎng)關(guān)范圍內(nèi)再添加幾個網(wǎng)關(guān)，當某個網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)問題時，節(jié)點可以自行切換連接的網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)的傳輸更加穩(wěn)定，增加網(wǎng)絡(luò)的健壯性。
下期我們介紹一些典型的lora應(yīng)用案例，我們下期不見不散。
LoRa技術(shù)分享文章推薦：
LoRa技術(shù)分享第二集LoRaWAN協(xié)議大揭秘
今天的分享就到這里啦，EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動化的發(fā)展，提升資源利用率，更多串口服務(wù)器、數(shù)傳電臺、lora模塊等產(chǎn)品更多資料，感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)和企業(yè)公眾號（微信號：cdebyte）進行了解，也可以直接撥打400電話咨詢技術(shù)專員！
