Badanie zasięgu poszczególnych zakresów fal przy tej samej mocy nadawania w otwartej przestrzeni

Name: Badanie zasięgu poszczególnych zakresów fal przy tej samej mocy nadawania w otwartej przestrzeni
Creator: PRONAL Sp. z o.o. Sp.k
Published: 2022-04-22T07:47:32+08:00

data.europa2024-03-19 更新2025-05-24 收录

LoRa无线通信

频段性能测试

数据链接：

https://data.europa.eu/data/datasets/https-dane-gov-pl-pl-dataset-2722-badanie-zasiegu-zakresow-fal-przy-tej-samej-mocy-nadawania-w-otwartej-przestrzeni?locale=en 数据链接链接失效反馈

官方服务：

资源简介：

Wykonano sześć płytek testowych, które pełniły rolę endpoint-ów: - na bazie transmitera SX1276 na pasmo 433 MHz - na bazie transmitera SX1276 na pasmo 868 MHz - na bazie transmitera SX1277 na pasmo 433 MHz - na bazie transmitera SX1277 na pasmo 868 MHz - na bazie transmitera SX1279 na pasmo 433 MHz - na bazie transmitera SX1279 na pasmo 868 MHz W płytkach tych wykorzystano chipset sterujący (z rodziny STM32), za pomocą którego odpowiednio steruje się konfiguracją i funkcjami układów radiowych. Jako bramkę LoRa zastosowano płytkę ewaluacyjną B-L072Z-LRWAN1 z dodatkowym wyświetlaczem LCD. Jest to gotowy układ z dobranymi przez producenta elementami, które są optymalne dla pracy w interesujących nas pasmach. Parametry transmisji radiowej: - f = 433,0 MHz oraz 868,0 MHz - moc nadawania +10 dBm / 10,0 mW - Szerokość pasma modulacji: 250 / 125 kHz - Współczynnik kodowania LoRa (Spread Factor): SF7 / SF9 - Kodowanie nadmiarowe: 4/6 - Ustawienia modemu LoRa: CRC, HME W płytkach endpoint jako antenę zastosowano prosty drut „srebrzanka” o długości dobranej tak, by była to antena ćwierć falowa. Dla częstotliwości 433 MHz była to długość 175 mm. Dla częstotliwości 868 MHz antena miała długość 85 mm. Bramka LoRa wysyłała krótkie pakiety testowe (40 bajtów) co 5 sekund i czekała na odpowiedź endpointa. Endpoint po odebraniu pakietu z bramki rejestrował siłę sygnału, z jaką odebrał ten pakiet i zwrotnie wysyłał do bramki pakiet z informacją o tej sile sygnału, z jaką słyszał bramkę. Po odebraniu pakietu bramka wyświetlała na swoim wyświetlaczu informację o sile z jaką odebrała sygnał z endpointa oraz poziom sygnału, z jakim enpoint odebrał pakiet z bramki. Bramka równolegle wysyłała te informacje na interfejs komunikacyjny USART. Jeśli po wysłaniu pakietu przez bramkę nie usłyszała ona pakietu z enpointa, to też taka informacja pojawiała się na ekranie bramki i była wysłana na interfejs USART. Płytka bramki LoRa znajdowała się na otwartym balkonie domku jednorodzinnego na poziomie 1 piętra. Płytka enpointa była przemieszczana (oddalana) na otwartej przestrzeni w linii prostej. Najpierw wykonywano pomiary dla obu częstotliwości - 433 MHz i 868 MHz dla ustawienia szerokości pasma 250kHz i Spread Factor SF7. Następnie zmodyfikowano program w chipsecie, żeby transmisja odbywała się przy szerokości pasma 125kHz oraz Spread Factor SF9. Celem takich ustawień było sprawdzenie, jak mocno w warunkach rzeczywistych wpływają one na zasięg transmisji. Niestety, żeby zachować takie same warunki trzeba było zastosować moc nadawania 10 mW, gdyż w pasmie 433 MHz nie wolno nadawać z większą mocą. Parametr Spread Factor też musiał zostać ograniczony do wartości SF9, gdyż dla transmitera SX1277 jest to maksymalna możliwa wartość. Dla zachowania tych samych warunków w każdym przypadku zostało zarejestrowanych 100 prób transmisji wykonanych przez bramkę. W tym przypadku bezwzględna ilość poprawnych transmisji jest od razu ilością procentową. Wnioski: Z powyższych danych wynika, że bardzo podobnie zachowują się transmitery SX1279 i SX1276. Transmiter SX1277, zgodnie z oczekiwaniami wynikającymi z analizy parametrów katalogowych, poprzez swoją słabszą czułość układu odbiorczego ma mniejszy zasięg. Natomiast wyraźnie widać, że wszystkie transmitery lepiej pracują w pasmie 868 MHz mimo, że zgodnie z zasadami fizyki to pasmo 433 MHz powinno dawać większe zasięgi. Jest to spowodowane tym, że w pasmo 433 MHz jest o wiele bardziej „zaśmiecone” – jest jedynym wolnym pasmem dostępnym prawie na całym świecie i jest często wykorzystywane w pracy innych urządzeń, które powodują zwiększoną ilość zakłóceń. Generują je urządzenia powszechnego użytku, takie jak: zabawki zdalnie sterowane, piloty samochodowe, czujniki alarmowe bezprzewodowe, sterowanie automatyką, radiokomunikacja. Na częstotliwości 868 Mhz występowało dużo mniej zakłóceń. Zatem rzeczywisty zasięg dla pasma 433 MHz jest wyraźnie mniejszy niż dla częstotliwości 868 MHz. Z tych danych widać wyraźnie, że lepsze do pracy dla urządzeń z modulacją LoRa jest pasmo 868 MHz i dlatego wybrano tę częstotliwość jako najbardziej rokującą do dalszej pracy nad projektem. Dla częstotliwości 868 MHz również antena ma mniejsze gabaryty.

本数据集共制作6块测试板，均作为LoRa终端节点（endpoint）使用，分别基于以下射频发射模块搭建： - 搭载SX1276发射芯片，工作于433 MHz频段 - 搭载SX1276发射芯片，工作于868 MHz频段 - 搭载SX1277发射芯片，工作于433 MHz频段 - 搭载SX1277发射芯片，工作于868 MHz频段 - 搭载SX1279发射芯片，工作于433 MHz频段 - 搭载SX1279发射芯片，工作于868 MHz频段 所有测试板均采用STM32系列主控芯片组，用于配置并控制射频模块的各项功能。 本次实验采用搭载额外LCD显示屏的B-L072Z-LRWAN1评估板作为LoRa网关。该评估板为厂商预集成优化元件的成熟方案，适配本实验所用的工作频段。 射频传输参数如下： - 工作频率：433.0 MHz与868.0 MHz - 发射功率：+10 dBm（即10.0 mW） - 调制带宽：250 kHz与125 kHz - LoRa扩频因子（Spread Factor）：SF7与SF9 - 前向纠错编码率：4/6 - LoRa调制解调器配置项：CRC校验、HME头使能 所有终端节点均采用“银线”式单极子天线，其长度按四分之一波长进行优化设计：433 MHz频段下天线长度为175 mm，868 MHz频段下为85 mm。LoRa网关每隔5秒发送一组40字节的短测试数据包，并等待终端节点的回复。终端节点接收到网关数据包后，会记录本次接收的信号强度，并回传包含自身接收到的网关信号强度信息的数据包。网关在接收到终端回复后，会在LCD显示屏上同时显示自身接收终端信号的强度，以及终端接收网关信号的强度；同时通过USART通信接口上传上述数据。若网关发送数据包后未收到终端回复，则显示屏及USART接口同样会输出对应的超时提示信息。 LoRa网关部署于独栋住宅1层的开放式阳台；终端节点则在开阔直线路径上进行移动（距离调整）测试。 实验首先针对433 MHz与868 MHz频段，在调制带宽250 kHz、扩频因子SF7的配置下完成测试；随后修改主控芯片的程序，将调制带宽调整为125 kHz、扩频因子调整为SF9，以对比两种配置在实际场景下对传输距离的影响。为保证测试条件一致，本次实验全程将发射功率固定为10 mW，原因在于433 MHz频段的合规发射功率上限即为10 mW；同时扩频因子上限被限制为SF9，这是SX1277发射芯片的最大可用扩频因子。 为保证测试一致性，每组配置下网关均执行100次传输尝试。此时成功传输的绝对次数即可直接作为成功率百分比。 实验结论如下： 从实验数据可见，SX1279与SX1276发射芯片的表现极为相近；而根据器件手册参数分析，SX1277由于接收链路灵敏度更低，其传输距离也更短。值得注意的是，所有发射芯片在868 MHz频段下的表现均优于433 MHz频段，尽管根据物理规律，433 MHz频段理论上应具备更远的传输距离。这一现象源于433 MHz频段的电磁环境更为拥挤：该频段是全球范围内几乎通用的免授权频段，被大量民用设备广泛使用，包括遥控玩具、汽车遥控器、无线防盗传感器、自动化控制设备以及无线电通信装置等，因此存在大量干扰信号；而868 MHz频段的干扰水平则显著更低。因此实际测试中，433 MHz频段的有效传输距离明显低于868 MHz频段。 综上可见，868 MHz频段更适配LoRa调制设备，因此该频段被选为本项目后续研发的最优工作频段；同时868 MHz频段所需的天线尺寸也更小。

提供机构：

PRONAL Sp. z o.o. Sp.k

创建时间：

2022-04-22

Badanie zasięgu poszczególnych zakresów fal przy tej samej mocy nadawania w otwartej przestrzeni

资源简介：

相关数据集