Ist in LoRa eine Reichweite von 50 km + möglich?

Ich habe diesen Artikel gelesen, der besagt, dass ich mit einem LoRa-Modul bis zu 50 km weit kommen kann.

Aber wenn ich die Produktbeschreibung lese, heißt es, dass die eingebaute Reichweite nur 16 km beträgt, also brauche ich offensichtlich eine Antenne. Aber welche Art von Antenne kann ich verwenden, um mein 16 km LoRa-Modul auf 50 km zu bringen?

Wird so etwas funktionieren?

Es scheint, dass mit dem LoRa-Protokoll eine Reichweite von mindestens 440 km möglich ist (dh es gibt keine Flugzeitannahme wie bei GSM).

Die richtige Antwort auf diese Frage finden Sie im Link-Budget für Ihre Sende- / Empfangsvereinbarung. Obwohl die grundlegenden Berechnungen einfach sind, ist es nicht so einfach, den richtigen Weg für die Berechnung zu kennen.

Um ein verwendbares Signal zu empfangen, benötigt der Empfänger ein bestimmtes Signal-Rausch-Verhältnis (bestimmt durch die tolerierbare Fehlerrate und die Modulationseigenschaften). Möglicherweise finden Sie einige Online-Beispiele zur Berechnung (für LoRa oder ähnliches).

Das Signal kommt von der Sendeleistung plus Antennengewinn minus minus Freiraumverlust (Entfernungsberechnung) minus jeglicher Schattierung durch Nicht-Sichtlinie plus Antennengewinn.

Das Rauschen kommt von der Empfangsumgebung oder dem thermischen Rauschen (je nachdem, welches am größten ist) und der Verstärkungsrauschzahl sowie von Mehrwegestörungen, die im Empfänger nicht verzögerungskompensiert werden.

Angenommen, mit einer einfachen Antenne (sphärische gleichmäßige Strahlung) ist eine Reichweite von 16 km möglich, dann fordern Sie eine 3,125-fache Reichweitensteigerung oder eine 9,77-fache Leistungssteigerung. Dies ist praktisch ungefähr 10 dB, so dass Sie als grobe Annäherung an jedem Ende einen Antennengewinn von 5 dB über der "trivialen" Antenne benötigen. Wenn Sie an jedem Ende 7 dB anstreben, erhalten Sie einen kleinen Spielraum für andere Faktoren, die Sie nicht berücksichtigt haben, Unvollkommenheiten in Ihrer Baugruppe usw.

Eine weitere Komplikation besteht darin, dass sich die angegebene Reichweite von 16 km plausibel innerhalb des Horizonts einer erdnahen Antenne befindet. Um jedoch eine Sichtlinie von 50 km zu erreichen, müssten Sie ein oder beide Enden um viele Meter anheben.

Erstens ist Ihre Frage übrigens nicht zu beantworten, da niemand sagen kann, was in einer unbekannten Umgebung funktionieren wird. Wenn sich beispielsweise zwischen den beiden Modulen ein riesiger Hügel befindet oder eine große Stadt, funktioniert dies nicht. Wenn Ihr Modul jedoch an einem Ballon mit einer Höhe von 38 km befestigt ist , sind Sie möglicherweise gut.

Während sich der Ballon in einer Höhe von 38,772 km (ungefähr 127204,7 Fuß) irgendwo nahe der Grenze zwischen Deutschland und den Niederlanden befand, wurde er von einem Knoten des The Things Network in Breslau, Polen, in einer Entfernung von 702,676 km oder ungefähr 436 km entdeckt Meilen.

Aber was würde ich halte dies als realistischere Daten. Sie erreichten ungefähr 18,3 km mit einer guten Sichtlinie und einer besseren Antenne als die, die Sie verbunden haben.

• Es kann möglich sein, eine größere Reichweite zu erzielen, insbesondere mit einer Gateway-Antenne mit höherer Verstärkung [...]

• Für eine optimale Reichweite ist eine Sichtlinie oder eine Nahsichtlinie wünschenswert. Das Anheben der Gateway-Antenne (z. B. an einem Gebäude oder einem Mast) wird zusammen mit einer Standortuntersuchung empfohlen, um den besten Standort für die Gateway-Antenne zu ermitteln. [...]

• Die Reichweite innerhalb einer städtischen Umgebung lag außerhalb des Rahmens dieses Tests, jedoch sollten 1-2 Kilometer (abhängig von der Umgebung) in einer städtischen Umgebung mit einem gewissen Grad an Gebäudepenetration möglich sein.

Zusammenfassend zur Erhöhung der Reichweite:

• Heben Sie Ihre Antennen an.
• Verwenden Sie Antennen mit höheren Verstärkungen.
• Verwenden Sie Richtantennen und keine Rundstrahlantennen.

Aber denken Sie daran, dass Sie am Ende immer durch die Umgebung eingeschränkt werden.

Hier ist eine ziemlich detaillierte Studie über das Thema, die es wert ist, gelesen zu werden.

Versuchen Sie es mit einer Yagi-Antenne. Sowohl Empfänger als auch Sender benötigen eine Antenne und müssen aufeinander ausgerichtet sein (direkte Sichtlinie). Nur wenige Ungenauigkeiten führen zu einem schlechten Empfang. Es gibt verschiedene DIY-Yagi-Antennenhandbücher online und Open-Source-Yagi-Rechnerprogramme, die die erforderlichen Abmessungen für eine 868-MHz-Antenne und einen Balun berechnen. Sie können die meisten Verbrauchsmaterialien wie dicken Kupferdraht oder Aluminiumstangen in den meisten Baumärkten (Home Depot, Lowes) kaufen. Sie müssen wahrscheinlich online nach SMA-Adaptern suchen (kennen den Unterschied zwischen SMA und RP-SMA), um die Antennen und ein anständiges Koaxialkabel anzuschließen. Wenn Sie es ausprobieren möchten, empfehlen wir Ihnen, einen RTL-SDR (20 USD) für das Radio-Debugging zu kaufen. Ich bezweifle, dass Sie 50 km erreichen werden. Wenn Sie die Leistung so weit erhöht haben, dass zumindest in den USA eine Reichweite von 50 km erreicht wird, Ich würde wahrscheinlich gegen die FCC-Gesetze verstoßen. Ich denke, die maximale Leistung beträgt 25mW