Проверка дальности LoRa link(a)
Интерес к LoRa технологии возникает у разработчиков телеметрии для различных устройств: счетчики воды, автомобильные сигнализации, сельскохозяйственные технологии, наручные часы, трансиверы для авиамоделей и даже трансиверы для обмена текстовыми сообщениями среди Geek (ов).
Могу поделиться результатами своей проверки дальности LoRa link (a). Разрабатываю firmware для микроконтроллерного устройства на оcнове чипа SX1262.
В качестве базовой антенны была антенна с SWR 1.468.
В качестве мобильной антенны была задействована телескопическая антенна от RTL SDR приемника. Ничего лучше по KCВ рядом не оказалось.
На частоте 868MHz коэффициент стоячей волны SWR составлял всего 1,484.
Было весьма трудно найти полигон для испытаний дальнобойной радиосвязи. Коллеги порекомендовали шоссе М-4 на юго-востоке от Москвы, так как там есть пешеходный мост, который можно задействовать в качестве импровизированной мачты.
Трансивер A был установлен на высоте более 4х метров в точке с координатами 55.5149693921448, 37.71238972034776 прямо на пешеходном мосту.
Трансивер B двигался вдоль шоссе M-4 на юг со скоростью до 60 км/ч. Каждое устройство посылало ping сообщение каждые 15 секунд, состоящее из 32 байт. Каждый трансивер в ping инкапсулировал свои GNSS координаты, так как электронная плата содержала работающий GPS модуль. Дальность ping (а) рачcситывалась автоматически на уровне firmware.
Чтобы определить факт прибытия пакета я наблюдал за логами, которые микроконтроллер шлет в UART. Подключался к микроконтроллеру через переходник USB-UART. На Android смартфоне у меня для этого было установлено приложение Serial USB Terminal. Также я сам мог на месте инициировать внеочередной ping или изменить энергонезависимые параметры LoRa модуляции так как в прошивке была поддержка развитого интерфейса командной строки CLI. Напарник на мосту с трансивером А тоже переконфигурировал устройство при необходимости.
До 5 км приходили ping сообщения на ширине радиоканала 125kHz. Причем до 2800 м на стороне подвижного трансивера ping (и) поступали стабильно (каждые 15 сек). От 2800 м до 5000 м приходил 1 ping из 4…6ти.
Как только перестали приходить ping пакеты (на 5 км), трансиверы были переключены на ширину канала 62,5kHz и ping (и) возобновились вплоть до 7,5 км
Делал и другие измерения где мог. Все эксперименты можно отразить на этом графике. Такие получились результаты производительности LoRa трансиверов.
Когда я приехал в офис и просмотрел логи в файловой системе NorFlash я увидел, что у неподвижного трансивера ping (и) прекратились на расстоянии 2800 м. В то же время подвижный трансивер принимал ping (и) на 7500 м. Видимо сказывается более выгодное положение базового трансивера.
Вывод
Пока могу подтвердить, что на дальность передачи влияет ширина канала. Чем уже ширина канала ЛЧМ сигнала, тем дальше работает реальная передача сообщений. Видимо при узкой полосе частот ЛЧМ меньше вероятность зацепить радиопомехи.
Также важна высота установки антенн. Чем выше антенна тем дальше она сможет излучать сигналы.
На испытаниях проверки дальности радио трансиверов важно учесть несколько моментов:
1) Иметь при себе SDR-RTL приемник. В случае отсутствия связи SDR-RTL позволит понять это передатчик не передает или это приемник не принимает.
2) взять с собой запасное оборудование. У нас в условиях повышенной влажности и низкой температуры периодически отказывал переходник USB-RS232. Также от холода проседало напряжение одного аккумулятора. При температуре -15 провода превращаются в проволоку и откалываются при 4–6 изгибах.
Очень хотелось бы найти в окрестностях Москвы доступные и удобные места с прямой видимостью 10 км+ для дальнейшей проверки дальности LoRa трансиверов.
