LoRa无线通信设计(三)小区环境测试

引言

我们在《LoRa无线通信设计(一)原理》中解释了LoRa扩频通信带来更长的通信距离的原理:http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47857259

在微功率无线通信中典型的应用场景是3种:

  • 空空距离通信:如连接湖、河、平原、山丘等自然区域的机械设备和传感器;
  • 住宅区域通信:如连接小区、工厂、商场的灯光和烟雾报警器等;
  • 跨楼层通信:如连接家庭水、燃气、电、热等表计;

在小区环境通信中,无线电信号会受到高层建筑物的阻碍,无法做到直线传播。当绕射的信号到达接收器时比较微弱,需要接收灵敏度高的机制才能保证通信。LoRa通信距离远,抗干扰能力强,那么它在一个住宅小区里的通信性能如何呢?我们一起看看小区测试情况。

一.测试小区

我们挑选了一个成熟的小区,该小区有5334户,高层建筑(18层和32层)有64栋,容积率3.95(密度较大)。该小区的实景图如下:

 

二.测试方法

我们使用iWL881A无线通信模块进行测试,该产品由长沙市锐米通信科技有限公司研制,www.rimelink.com,属于LoRa长距离低功耗产品,实物图片如下。有想了解该产品低功耗特性的朋友,请参考博文:
http://blog.csdn.net/jiangjunjie_2005/article/details/47700597

iWL881A共支持10个档位,每个档位的速率如下表:

档位

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

速率(bps)

66

132

243

443

887

1602

2876

5084

10168

20334

长度

2

4

8

16

32

64

128

252

252

252

 

在不同的通信速率下测试数据帧的长度不同,通信数据为随机数据,外加2字节的CRC16校验。以第10档为例,随机数据长度为252字节,外加2字节校验,即通信帧总长为254字节。

发射器每发送一帧数据后进入等待状态,如果接收到接收器的回应后,再发送下一帧数据,通过统计发送帧数目和接收帧数据,可以计算出通信成功率。

接收器每接收到通信帧,闪烁LED1,表明接收到数据包;然后对数据校验CRC16,如果正确则回应数据帧,闪烁LED2灯。

我们把发射器放置东北角的25楼,拿接收器在小区行走,通过观看LED灯的闪烁可以得知通信成功与否。

三.测试结果

我们挑选了2、4、6、8、10,共5个偶数档位在小区进行测试,测试如果如下表。当通信速率位于第2档时,即132.5bps,可以单跳覆盖整个小区。

四.测试总结

从上面的测试数据看,真正单跳覆盖一个小区时,通信速率已经低于1kbps。换句话说,LoRa在小区通信是可以做到长距离,前提是通信量少。比较适合小区应用包括:温湿度监测,PM2.5,人和车流量监测,用电用水信息,灯光控制,烟雾报警,停车位监测,保安巡更等,当然更大的市场是水表和燃气表的集抄(这个我们有专门的博文介绍)。

LoRa无线应用于小区通信可以取得比较高的成本收益。想象下,仅通过一次性投入,即购买基础设备(终端+管道+云服务器,经常称为“端管云系统”,详情请参考:http://www.rimelink.com/nd.jsp?id=20&_np=109_328),就可以实现小区的智能化,没有诸如GPRS的流量开销,不用像光纤或网线的布线施工,用电池供电无需接入繁杂的电缆。智慧小区,离我们越来越近了。

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