C07W als LoRaWAN-Basisstation

LoRa ist ein Protokoll zur Übertragung von Datenpaketen über große Entfernungen (LOng RAnge). Es wird hauptsächlich für Pakete mit wenig Informationen oder niedriger Frequenz genutzt. Dies sind etwa 10-15 Datenpunkten alle 5 bis 10 Minuten. Unter idealen Bedingungen, wie einem offenen Raum, guten Antennen und direkter "Sichtverbindung", kann die überbrückbare Entfernung bis zu mehreren Kilometern betragen. Hindernisse zwischen Sensor und Gateway beeinträchtigen jedoch diese Signale. Vor allem Metallstrukturen können schlechten Empfang verursachen.

Die Verwendung von LoRa-Sensoren erfordert immer eine Basisstation, in unseren Lösungen ist dies ein Calculus C07W mit eingebautem LoRa Konzentrator. Sie wird am besten so zentral wie möglich platziert, um eine gute abdeckung zu gewährleisten. Auch die Höhe der Antenne ist hier wichtig. Je höher die Antenne angebracht ist, desto besser. Hindernisse in der Nähe der Antenne sind ebenfalls zu vermeiden. Stellen Sie ihn also nach Möglichkeit nicht direkt an eine Metallwand, sondern versuchen Sie, sich davon fernzuhalten..

Bei Installationen können Sie die Platzierung auch anhand einiger Werte im Portal weiter optimieren.

Bei LoRa besteht auch das Risiko von Paketverlusten. Bis zu 10 % der Pakete können verloren gehen. Für wichtige Nachrichten kann auch eine Bestätigung angefordert werden, aber es wird nicht empfohlen, dies ständig zu tun. Sie haben dadurch mehr Funkverkehr und es wird für die anderen Sensoren schwieriger, ihre Nachrichten zu senden. Wenn deren Bestätigungen dann ausbleiben, werden sie erneut gesendet, was zu immer mehr Funkverkehr führt.

RSSI, oder Received Signal Strength Indication, ist die empfangsstärke des Signals. Kurz gesagt, bedeutet es, wie laut Sie ein Signal vom Sender hören. Diese Zahl ist immer negativ und liegt normalerweise zwischen -120dBm und -30dBm. -120dBm ist sehr schwacher Empfang, -30dBm ist sehr starker Empfang. Ein Sensor, der Nachrichten mit -120dBm sendet, bedeutet auch, dass bei schlechteren Bedingungen mehr Pakete verloren gehen können.

SNR, oder Signal-Rausch-Verhältnis, ist das Verhältnis von Hintergrundrauschen zum übertragenen Signal.

Dieser Wert schwankt zwischen -20dBm und +10dBm. Wiederum auch hier gilt: je höher der Wert, desto besser.

SF oder Spreading Factor ist ein spezifischer Wert für LoRa im Gegensatz zu RSSI und SNR, beides Werte, die in der Funkkommunikation üblich sind. Der Spreading Factor ist ein Wert zwischen 7 & 12.

Dies ist eine Einstellung, die sich automatisch an die Bedingungen und den Empfang anpasst. Zum Vergleich können Sie sich das so vorstellen als einen Wert betrachten, der Ihnen sagt, wie schnell Sie sprechen. Je besser der Empfang ist, desto schneller können Sie kommunizieren und werden Sie trotzdem gut verstanden. Wenn der Empfang und die Entfernung etwas größer sind, sprechen Sie besser, deutlicher und langsamer. Wenn eine vordefinierte Anzahl von Nachrichten vom Gateway nicht quittiert wird, geht der Sensor von sich aus einen Wert hoch. SF12 ist hier deutlicher als SF7. Längeres Senden bedeutet aber auch mehr Batterieverbrauch.

Bei Elsys-Sensoren ergibt sich daraus zum Beispiel folgendes verbrauch:

Wie Sie sehen können, steigt der Verbrauch exponentiell an, und daher ist es wichtig, den Streufaktor so niedrig wie möglich zu halten. Dies kann erreicht werden durch eine bessere Platzierung von Sensoren und/oder Antennen.

Eine LoRa-Antenne ist keine Richtantenne. Diese Antennen funktionieren am besten, wenn sie senkrecht montiert werden.

Das ideale Szenario ist natürlich die direkte "Sichtlinie", aber das ist in der Praxis selten möglich. Selbst bei direkter Sichtlinie, aber über dem Boden gibt es aufgrund der "Fresnel-Zone" auch Interferenzen. Dies ist ungefähr ein Ellipsoid um die Sichtlinie. Die genaue Größe können Sie bei Bedarf berechnen, aber wichtig ist, dass Objekte die sich in der Nähe der Sichtlinie befinden, ebenfalls einen Einfluss haben können und dass bei Platzierung in Bodennähe die Erde ebenfalls Störungen verursacht.