多场景LoRa低功耗广域网技术测试与验证

(以下测试由中国电信北京研究院工程师完成并报告)

LoRa技术是低功耗广域网领域中一种热门技术,北京研究院基于未来科技城的实验环境,采用基于 SEMTECH SX1278 扩频芯片的无线模组,对几种典型场景进行了测试验证,为LPWA的试点及部署提供参考。

1.场景模拟

利用北京研究院周边的真实环境,基于300bps的速率,分别对空旷环境、住宅小区内环境、楼宇内环境,进行了有针对性的测试验证。

1.1 空旷环境

此类环境相互通信的双方中间没有阻挡,或基本可视。主要针对平原、河流、湖泊,或者能通过选取高点实现大范围可视通信的山丘等场景。

测试说明:

地点在北京研究院未来科技城及周边道路,天线发射功率20dBm,天线增益2.5dBi。室内端在办公楼15层会议室固定,高度约50米,室外移动端随车移动,高度约1.5米,在各测试点处验证。

固定节点位置

卫星地图标注

测试结果及分析:

实测最远有效传输距离8.4km。
通过调整天线角度等,在测试点1,测试点2都能做到通信数据的正常收、发。在测试点3处,基本收不到消息,无法正常通信。从实测数据看,在无遮挡或遮挡较少的情况下,LoRa至少能满足8公里以内的覆盖需求。
但是在测试过程中我们发现,当节点随车移动时,丢包率较高。

1.2 住宅小区内环境

此类环境内大多有多个住宅楼,对通信信号有一定的遮挡,一般情况下通信节点相互不可视。

测试说明:

测试地点在北京研究院东侧鲁疃嘉园小区,天线发射功率20dBm,天线增益2.5dBi。其中一个节点位置固定,另一个节点在不同测试点处进行验证。

鲁疃嘉园南区卫星地图

实测点照片

测试结果及分析:

对于区域间通信的环境,在实测小区范围内,即使是在有明显视距遮挡的情况下,节点之间的通信成功率仍然较高,仅当距离较远时,通信效果会受一定影响(如测试点2)。在实际部署中建议通过合理规划节点位置,实现更大范围的小区覆盖。

1.3 楼宇内环境

此类环境多为同一楼宇内部,主要需要考虑的是跨楼层通信的能力。主要的应用场景比如家庭水、电、燃气、热力等的抄表和统计,写字楼等楼宇内部烟感报警等应用场景。

测试说明:

测试地点在北京研究院办公楼,天线发射功率20dBm,天线增益2.5dBi。其中一个节点在15层前台位置,另一个节点在各楼层测试点处验证。每层测试点取三个位置,分别为靠电梯附近、靠窗户附近、中间内部房间或走廊。
各楼层主体结构细节上有少量的差异,但总体相似,参考平面图以及三个不同测试点在各楼层大致的位置如下:

楼层结构平面图示例

楼宇内移动节点实测图例

测试结果及分析:


从结果可以看出,节点之间穿透四层楼后仍可保证100%正常通信,而对于电梯井,或楼道间等有通道的环境中,通信能覆盖的楼层会更多。而对于阻挡较严重的房间或走廊等环境,通信覆盖能力影响较大。

2.测试情况总结

  • 在空旷环境下,被测模组的有效通讯距离达到8公里,具备低成本、低功耗、传输距离远的优点,有非常高的实际应用价值,但技术门槛较低,大量互联网公司涌入,同质化竞争严重
  • 在有遮挡环境,如住宅小区和楼宇内,通信效果严重依赖于节点位置的选择,需要进行专业的站址规划,中国电信可从住宅小区类项目入手,探索小区抄表、停车位管理等典型应用,打造差异化竞争优势
  • 在快速移动环境中,LoRa传输效果非常差,因此LoRa更适用于固定场景下的低流量数据传输

3.下一步试验计划

  • 在北京昌平区天润草莓园进行试点、探索LoRa技术在农业种植环境的温湿度、PH值、二氧化碳浓度、光照、肥力等环境远程监测应用
  • 在未来科技城园区内开发基于LoRa技术的园区环境监测、基础设施监控、智慧泊车等物联应用
说明:LoRa应用学习站通过公开互联网收集、整理并转载有关LoRa及物联网应用解决方案,以供广大LoRa应用开发者和爱好者共同学习交流和参考运用到实际生产生活中。本站所有转载的文章、图片、音频、视频等资料的版权归版权所有人所有并衷心感谢您的付出,由于本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者,如果本网所选内容的文章原创作者认为其作品不宜放在本站,请及时通过以下留言功能通知我们采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。如果您希望保留本文在LoRa学习站,但希望文章末尾提供对作者的致谢或者产品、网站交换链接的,也请将需求写入以下留言栏中,谢谢您的支持。让我们共同努力,打造万物互联的未来美好生活!

您的留言或需求: