上期我們講到本系列中的前兩個(gè)部分：lora物理層技術(shù)以及lorawan協(xié)議，這期我們來(lái)講剩下的LoRa網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署、lora應(yīng)用案例以及l(fā)ora安全性與隱私保護(hù)中的LoRa網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署。
LoRa網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和部署需要從實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)關(guān)的布置、網(wǎng)關(guān)的覆蓋范圍、信道的配置、網(wǎng)絡(luò)容量以及可靠性等5個(gè)方面考慮。
1、LoRa網(wǎng)關(guān)的布置需要從地理環(huán)境、網(wǎng)關(guān)密度以及網(wǎng)關(guān)天線如何擺放等方面考慮。
首先地理環(huán)境是影響LoRa網(wǎng)絡(luò)的重要因素，在城市環(huán)境中，網(wǎng)關(guān)應(yīng)該布置在高層建筑或開(kāi)闊地帶以獲得最佳視線，減少建筑物遮擋造成的信號(hào)衰減。而對(duì)于農(nóng)村或偏遠(yuǎn)地區(qū)，則可能需要增加網(wǎng)關(guān)數(shù)量以擴(kuò)大網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍，保證每一個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠順利接入lora網(wǎng)絡(luò)。其次，網(wǎng)關(guān)的密度對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的影響較大，根據(jù)預(yù)期的終端設(shè)備數(shù)量和數(shù)據(jù)傳輸需求，來(lái)決定網(wǎng)關(guān)的部署密度。在部署網(wǎng)關(guān)時(shí)，建議網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)關(guān)之間的信號(hào)覆蓋有一定重疊，在某個(gè)網(wǎng)關(guān)信號(hào)不好時(shí)允許節(jié)點(diǎn)切換連接的網(wǎng)關(guān)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。另外，更多的網(wǎng)關(guān)可以提供更大的網(wǎng)絡(luò)容量和冗余性，從而保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和服務(wù)質(zhì)量。最后，天線的擺放也是有講究的，合適的天線增益和安裝角度有助于提高接收靈敏度和擴(kuò)大覆蓋半徑，一般建議將天線放到高處，垂直于地面放置，如果是使用的定向天線，則需要根據(jù)天線的方向和角度來(lái)進(jìn)行安裝。
2、由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一定會(huì)存在環(huán)境干擾噪聲，網(wǎng)關(guān)的信號(hào)覆蓋范圍達(dá)不到實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試的距離，因此需要規(guī)劃好網(wǎng)關(guān)的覆蓋范圍。規(guī)劃網(wǎng)關(guān)的范圍一般分為兩步，首先是基于LoRa技術(shù)的特性，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)關(guān)的實(shí)際覆蓋范圍時(shí)的鏈路預(yù)算，且需要將發(fā)射功率、接收靈敏度、天線增益及路徑損耗等因素包含在內(nèi)進(jìn)行計(jì)算。得出射頻規(guī)劃工具模擬預(yù)測(cè)的結(jié)果后，還需結(jié)合實(shí)地信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試來(lái)精確調(diào)整網(wǎng)關(guān)的位置和數(shù)量，確保目標(biāo)區(qū)域無(wú)盲點(diǎn)并保持良好的信號(hào)質(zhì)量。
3、在許可的頻段內(nèi)進(jìn)行頻率規(guī)劃，避免同頻干擾。比如在中國(guó)，LoRa網(wǎng)絡(luò)需要在指定的470MHz至510MHz或779MHz至787MHz頻段內(nèi)工作。在高密度部署情況下，不同網(wǎng)關(guān)之間應(yīng)合理分配不同的信道， 以避免相同信道之間的干擾。此外，也需要根據(jù)實(shí)際距離和吞吐量需求選擇合適的SF和BW，合理的配置應(yīng)該兼顧遠(yuǎn)距離低速傳輸和近距離高速傳輸?shù)男枨蟆?/span>
4、在網(wǎng)絡(luò)容量這方面，針對(duì)大規(guī)模部署，可以使用分層網(wǎng)絡(luò)，也就是將子網(wǎng)劃分或多級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將不同類型的設(shè)備或業(yè)務(wù)分布在不同的信道和網(wǎng)關(guān)上，降低網(wǎng)絡(luò)擁堵風(fēng)險(xiǎn)。而利用LoRaWAN中的自適應(yīng)數(shù)據(jù)速率（ADR）機(jī)制，可以自動(dòng)調(diào)整終端設(shè)備的傳輸參數(shù)，以平衡網(wǎng)絡(luò)容量和能耗效率。最后，可以使用空中接口訪問(wèn)控制，來(lái)優(yōu)化大量并發(fā)傳輸?shù)那闆r下的網(wǎng)絡(luò)利用率。
5、對(duì)于lora網(wǎng)絡(luò)的安全性，需要確保所有設(shè)備都遵循LoRaWAN的安全規(guī)范，并實(shí)施網(wǎng)絡(luò)認(rèn)證、加密傳輸和防止中間人攻擊等措施。此外在關(guān)鍵應(yīng)用中，為保證服務(wù)連續(xù)性，應(yīng)考慮部署備用網(wǎng)關(guān)，并在網(wǎng)絡(luò)層面進(jìn)行故障切換和負(fù)載均衡設(shè)計(jì)。
接下來(lái)分析一個(gè)案例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明如何部署lora網(wǎng)絡(luò)。在一個(gè)較為廣闊草原上，需要在其中設(shè)立氣象站，采集草原上不同地點(diǎn)的氣象數(shù)據(jù)。該場(chǎng)景是多個(gè)傳感器傳輸數(shù)據(jù)至一個(gè)應(yīng)用端的場(chǎng)景，因此選擇使用星型或者mesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>結(jié)構(gòu)。由于草原比較廣闊，環(huán)境噪聲對(duì)信號(hào)的干擾比較小，同時(shí)，將天線加高，單個(gè)網(wǎng)關(guān)就足以覆蓋較大范圍區(qū)域中的檢測(cè)設(shè)備，多個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會(huì)并發(fā)數(shù)據(jù)且較為頻繁，選擇使用空中接口訪問(wèn)控制，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)利用率。此外，在已布置的網(wǎng)關(guān)范圍內(nèi)再添加幾個(gè)網(wǎng)關(guān)，當(dāng)某個(gè)網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，節(jié)點(diǎn)可以自行切換連接的網(wǎng)絡(luò)，使數(shù)據(jù)的傳輸更加穩(wěn)定，增加網(wǎng)絡(luò)的健壯性。
下期我們介紹一些典型的lora應(yīng)用案例，我們下期不見(jiàn)不散。
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