Jump to content
Калькуляторы

Практический опыт эксплуатации сети LoRaWAN. Заметки IoT-провайдера

Материал: Здравствуйте, уважаемые читатели. Те, кто занимается или просто интересуется темой Интернета Вещей. В своей прошлой статье я рассказывал о работе компании «Интерсвязь» в сфере IoT. Напомню, примерно год назад мы приступили к реализации проекта по телеметрии. Наша новая услуга подразумевала опрос приборов учета через технологию LoRa. LoRa – это стандарт, специально заточенный под IoT. Полный текст

Share this post


Link to post
Share on other sites
Отличная была бы статья, если б не табличка про время в эфире и иже с ним. Цифры там кривые. Длина преамбулы в LoRaWAN восемь символов, а при расчете данных для таблички явно использовалась длина в шесть символов. Для SF11 и SF12 не учитывалась low data rate optimization. 51 байт - это ограничение на application payload, а размер PHYPayload для вычисления time on air в этом случае будет 64. В uplink сообщениях есть CRC, в downlink - нет, это тоже влияет. Ну и coding rate, понятно, существенно влияет. После этого рассказы про радиопланирование выглядят неубедительно.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, hobohobo сказал:

Отличная была бы статья, если б не табличка про время в эфире и иже с ним. Цифры там кривые. Длина преамбулы в LoRaWAN восемь символов, а при расчете данных для таблички явно использовалась длина в шесть символов. Для SF11 и SF12 не учитывалась low data rate optimization. 51 байт - это ограничение на application payload, а размер PHYPayload для вычисления time on air в этом случае будет 64. В uplink сообщениях есть CRC, в downlink - нет, это тоже влияет. Ну и coding rate, понятно, существенно влияет. После этого рассказы про радиопланирование выглядят неубедительно.

Именно потому я добавил в строчку с временем нахождения в эфире слово "примерно")

Чтобы ориентировочно оценить это самое время. Если обратите внимание, то расчет везде ведется для 51 байта полезной нагрузки. Преамбула везде 8, но на SF12-SF10 у меня, очевидно, залип калькулятор. Там правда получается 6, сейчас специально еще раз пересчитал.

С калькулятором такое бывает. А вот low dara rate optimization не учел, это уже чистая ошибка. В общем, не очень корректно сделал подсчеты, признаю.

 

Что же касается подсчетов отдельно для up и down link и прочего - если выкатывать полностью все для всего - получится несколько избыточно.

Общей сути это не меняет. Я хотел показать разницу различных SF и то, насколько там отличаются параметры. Думаю, читатели прониклись)

 

Что же касается радиопланирования - тут вступают совсем иные факторы. Диаграмма направленности антенны, высота подвеса, расположение относительно рельефа и других зданий, расположение относительно оконечных устройств. Семтеховский калькулятор вам не поможет сделать такие расчеты, он несколько про другое.

 

 

 

Edited by Олег Плотников

Share this post


Link to post
Share on other sites
Чистая ошибка - это что explicit headers не были включены :-) И получается там от 2.4 до 3.5 секунд, в зависимости от CR. Все-таки солидная разница с 1.9 сек., считать ли эти цифры примерно одинаковыми - вопрос вкуса :-) SF - это, в общем, степень двойки. В калькуляторе четко видно, что разница в symbol duration между смежными SF два раза. Про 51 байт... Полезная нагрузка - это же payload, так? Так который? У Вас в расчетах это явно phy payload, т.е. по данные приложения остается 38 байт. Но беды тут нет, в общем. В смысле, на точности расчетов не сказывается. По поводу CRC - важно понимать, как байты в пакете пересчитываются в символы LoRa, и не забывать рассказывать это людям. Добавление одного байта (например, CRC :-) ) может вообще не повлиять на время передачи пакета, а может его изрядно (на продолжительность одного символа) увеличить.

Share this post


Link to post
Share on other sites
И из любопытства - а что конкретно вас (и лично Вас) в реализации ADR Арне Брокааром не устроило?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Чем-то это мне напоминает "пионер нет" на 2,4 ГГц с допиленными линксисами, PCI картами и т.д. Как только вырастет плотность устройств и количество базовых станций - всё это превратиться в "вечно не работающий" вай-фай. У подобных систем на не лицензируемых частотах перспектив особо нет, а на лицензируемые придут пионеры 2-го поколения с ЛоРа "юбикьюти", и придется ставить по 2 базовые станции на подъезд, что-бы хоть как-то работало.

Такие решения хороши в тайге или на производстве, может быть в частном секторе. В многоквартирных домах - боюсь эфир быстро превратится в "какашку", особенно если жильцы начнут ставить что-то у себя в квартирах.

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 минут назад, sdy_moscow сказал:

В многоквартирных домах - боюсь эфир быстро превратится в "какашку", особенно если жильцы начнут ставить что-то у себя в квартирах.

А в отдельно взятых местах уже превратился. С учетом того, что наши отечественные левши по изготовлению устройств, равно как и наши отечественные провайдеры, чихать из попы хотели на ограничения по мощности, по рабочему циклу и т.п. Просто мест таких пока не много. Но есть.

 

16 минут назад, sdy_moscow сказал:

 и придется ставить по 2 базовые станции на подъезд, что-бы хоть как-то работало.

 

Да :-) Для этого уже есть модные названия "picocell" и "femtocell" :-) И уже есть места, где по две стоят :-) И не только в подъездах.

askue-map.jpg

В некоторых местах откровенно парами БС стоят. Надо понимать, потому как в полудуплексе работают :-) Одна в эфир гадит, другая ответы принимает. Судя по тому, что видно в эфире... Да еще и на вражьих неразрешенных частотах.

Share this post


Link to post
Share on other sites

864 - 865 МГц 

устройства малого радиуса

Максимальная ЭИМ = 25 мВт

 

Это не нелицензируемый спектр, в РФ нет такого понятия, а полоса не требующая оформления решений и разрешений на использование радиочастот

 

4 часа назад, sdy_moscow сказал:

Как только вырастет плотность устройств и количество базовых станций - всё это превратиться

- устройства малого радиуса действия не должны создавать недопустимых помех и не должны требовать защиты от помех со стороны радиоэлектронных средств.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 часа назад, Связной (С) сказал:

864 - 865 МГц 

устройства малого радиуса

Максимальная ЭИМ = 25 мВт

 

Это не нелицензируемый спектр, в РФ нет такого понятия, а полоса не требующая оформления решений и разрешений на использование радиочастот

 

- устройства малого радиуса действия не должны создавать недопустимых помех и не должны требовать защиты от помех со стороны радиоэлектронных средств.

Это вы расскажите "пионэрам", которые выкручивают мощность и ставят бустеры с направленными антеннами. К сожалению всё это пройденные этапы. В конечном итоге, искать кто гадит в эфире особо никто не будет,  а даже если и найдут - ничего ему не сделается.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 часов назад, hobohobo сказал:

Чистая ошибка - это что explicit headers не были включены :-) И получается там от 2.4 до 3.5 секунд, в зависимости от CR. Все-таки солидная разница с 1.9 сек., считать ли эти цифры примерно одинаковыми - вопрос вкуса :-) SF - это, в общем, степень двойки. В калькуляторе четко видно, что разница в symbol duration между смежными SF два раза. Про 51 байт... Полезная нагрузка - это же payload, так? Так который? У Вас в расчетах это явно phy payload, т.е. по данные приложения остается 38 байт. Но беды тут нет, в общем. В смысле, на точности расчетов не сказывается. По поводу CRC - важно понимать, как байты в пакете пересчитываются в символы LoRa, и не забывать рассказывать это людям. Добавление одного байта (например, CRC :-) ) может вообще не повлиять на время передачи пакета, а может его изрядно (на продолжительность одного символа) увеличить.

И вновь вы абсолютно правы)

PHYPayload = MAC Header (1 байт) +  MAC Payload (в SF=12 до 59 байт) + MIC (4 байта). Из них полезного только 51 байт и то если управляющих команд от сервера не поступит.

Разбирая все обратно 51 - MAC Header (1 байт) - MIC (4 байта) - 8 байт из MAC Payload, в которых не передать полезную нагрузку, выходит как раз 38 байт.

 

 

8 часов назад, sdy_moscow сказал:

Чем-то это мне напоминает "пионер нет" на 2,4 ГГц с допиленными линксисами, PCI картами и т.д. Как только вырастет плотность устройств и количество базовых станций - всё это превратиться в "вечно не работающий" вай-фай. У подобных систем на не лицензируемых частотах перспектив особо нет, а на лицензируемые придут пионеры 2-го поколения с ЛоРа "юбикьюти", и придется ставить по 2 базовые станции на подъезд, что-бы хоть как-то работало.

Такие решения хороши в тайге или на производстве, может быть в частном секторе. В многоквартирных домах - боюсь эфир быстро превратится в "какашку", особенно если жильцы начнут ставить что-то у себя в квартирах.

Думаю, что это случится не скоро. Давайте прикинем. Пусть у нас все плохо и все устройства работают на SF=12. Но с подтверждением. На обмен пакетами нужно 4-5 секунд. Все остальное время устройства спят, а БС молчит.

Допустим, у нас стоят счетчики в каждой квартире. Тепло, две воды, электро. Пусть это все по отдельности - на каждом свой радиомодуль. Каждому по максимуму - по 5 секунд в эфире. Да что там, давайте 10, еще ж переповторы будут, коллизии там всякие.  Получается, что в час мы сможем прокачать 360 устройств или 90 квартир. Если выставить отправку показаний раз в сутки, то за сутки - 8640 устройств или больше 2000 квартир. Это 4 огромных дома. Или 10 пятиэтажек.

А теперь представим, что БС работает на небольшом радиусе, значит SF у нас будет пониже. Запросто получим цифры на порядок больше.

А если вспомнить, что у нас есть целых 1,5 МГц и там 7 частот, то можно вообще использовать частотное планирование, как в сотовой связи. Оставить каждому кластеру по три частоты для работы. А если еще применить секторные антенны... В общем, с масштабированием как раз проблем нет. Можно еще несколько хитростей применить) 

Share this post


Link to post
Share on other sites
13 минут назад, sdy_moscow сказал:

К сожалению всё это пройденные этапы. В конечном итоге, искать кто гадит в эфире особо никто не будет,  а даже если и найдут - ничего ему не сделается.

Ну, смотря кто кому помешает. На изъятие попасть можно, даже если потом и не конфискуют, просто "пионЭрам" это, конечно, мелкая досада, а вот людям. которые с таким "тюнингованным" железом пару кварталов "аскуячили" будет несладко. Тем более, что тут еще и уголовка свети при неудачном раскладе. Поставка оборудования, которое заведомо не может быть использовано законным образом, т.е. товара заведомо ненадлежащего качества, и даже особо доказывать ничего следаку не надо, ибо уже решение мирового будет с перечислением фактов...

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 часов назад, hobohobo сказал:

А в отдельно взятых местах уже превратился. С учетом того, что наши отечественные левши по изготовлению устройств, равно как и наши отечественные провайдеры, чихать из попы хотели на ограничения по мощности, по рабочему циклу и т.п. Просто мест таких пока не много. Но есть.

 

Да :-) Для этого уже есть модные названия "picocell" и "femtocell" :-) И уже есть места, где по две стоят :-) И не только в подъездах.

askue-map.jpg

В некоторых местах откровенно парами БС стоят. Надо понимать, потому как в полудуплексе работают :-) Одна в эфир гадит, другая ответы принимает. Судя по тому, что видно в эфире... Да еще и на вражьих неразрешенных частотах.

Уже есть решения, когда две БС по факту ставят в один корпус)

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 минуту назад, Олег Плотников сказал:

Уже есть решения, когда две БС по факту ставят в один корпус)

Давно. И даже не две, а 16-ть. Kerlink iBTS (не Compact).

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 минут назад, sdy_moscow сказал:

Это вы расскажите "пионэрам",

Сейчас ЧМ пройдет, РКН вернется в русло своей работы, пойдет по-рейдам... Тема становится насущной, нужно поставить ее на контроль, как в бытность с публичным Вай-Фай.

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 минут назад, Олег Плотников сказал:

Думаю, что это случится не скоро. Давайте прикинем. Пусть у нас все плохо и все устройства работают на SF=12. Но с подтверждением.

На БС распространяются ограничения на рабочий цикл. 36 секунд в час на 868.7-869.2 и еще 3.6 сек на 864-865. Прикиньте сами, сколько подтверждений она сможет отправить.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 минут назад, Связной (С) сказал:

Сейчас ЧМ пройдет, РКН вернется в русло своей работы, пойдет по-рейдам... Тема становится насущной, нужно поставить ее на контроль, как в бытность с публичным Вай-Фай.

Вообще, все эти конструкции, за редким исключением. есть технологические сети, подключенные к сети связи общего пользования. Со всеми вытекающими типа сертификатов и деклараций соответствия, на которые никто пока не заморачивается.

Share this post


Link to post
Share on other sites
5 минут назад, hobohobo сказал:

На БС распространяются ограничения на рабочий цикл. 36 секунд в час на 868.7-869.2 и еще 3.6 сек на 864-865. Прикиньте сами, сколько подтверждений она сможет отправить.

Ограничение на рабочий цикл в 868.7-869.2 - это откуда?

 

 

4 минуты назад, Связной (С) сказал:

@Олег Плотников , у вас все в рамках ЭИМ = 25 мВт? Какая мощность передатчиков и усиление антенн практикуется?

Передатчики все на 25 мВт. Антенны - 10 дБи, всенаправленные.

 

2 минуты назад, hobohobo сказал:

Вообще, все эти конструкции, за редким исключением. есть технологические сети, подключенные к сети связи общего пользования. Со всеми вытекающими типа сертификатов и деклараций соответствия, на которые никто пока не заморачивается.

Я думаю, что скоро будут сдвиги в законотворчестве. В какую сторону - вопрос, но без регулирования точно не оставят. Уже были планы расширять спектр под свободную работу IoT. Ну и лицензирование никто не отменял, лишь бы не ограничили получение этих лицензий большой четверкой и РТК.

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 минут назад, Олег Плотников сказал:

Ограничение на рабочий цикл в 868.7-869.2 - это откуда?

Из спеки LoRaWAN. Можно, конечно забить :-) Но каналов всего два, да еще и RX2 там же. Но согласен, государство вроде не запрещает, Вы же про это, надо полагать.

 

25 минут назад, Олег Плотников сказал:

 

Передатчики все на 25 мВт. Антенны - 10 дБи, всенаправленные.

 

На БС передатчик 100 или 500. И что там ему network server говорит, это хороший вопрос. И учитывается ли antenna gain.

На модулях как повезет, технически у "Веги" 100, кажется. Что в конкретной прошивке, стоит проверять. Бывали сюрпризы.

А вообще, и 25 мВт с антенной на десять уже за рамками.
 

 

25 минут назад, Олег Плотников сказал:

 

 

Я думаю, что скоро будут сдвиги в законотворчестве. В какую сторону - вопрос, но без регулирования точно не оставят. Уже были планы расширять спектр под свободную работу IoT. Ну и лицензирование никто не отменял, лишь бы не ограничили получение этих лицензий большой четверкой и РТК.


Все уже два года эту мантру повторяют. Но рассмотрение заявки по этому поводу  на прдепоследнем заседании ГКРЧ продлили, а на последнем уже просто не вспоминали.

Edited by hobohobo
Доп. информация

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 минут назад, hobohobo сказал:

Из спеки LoRaWAN. Можно, конечно забить :-) Но каналов всего два, да еще и RX2 там же. Но согласен, государство вроде не запрещает, Вы же про это, надо полагать.

 

На БС передатчик 100 или 500. И что там ему network server говорит, это хороший вопрос. И учитывается ли antenna gain.

На модулях как повезет, технически у "Веги" 100, кажется. Что в конкретной прошивке, стоит проверять. Бывали сюрпризы.

А вообще, и 25 мВт с антенной на десять уже за рамками.
 

 


Все уже два года эту мантру повторяют. Но рассмотрение заявки по этому поводу  на прдепоследнем заседании ГКРЧ продлили, а на последнем уже просто не вспоминали.

 

Не уследил за вашей мыслью) Да, в спецификации есть такая беда. Но ее почти не соблюдают. Если честно, то я не очень понимаю физический смысл этого ограничения.

 

Насчет мощности БС - на сервере прямо поле есть - мощность базовой станции. Можно даже везде разную поставить. Конечно, можно предположить, что сервер нам врет и жарит на полную, но тут уж извините) Хотя, если серьезно, работает это поле, мы проверяли.

 

Что же касается ЭИИМ. Да, у меня 25 мВТ на передатчике и 10 дБи на антенне. Вроде нарушаю. Но у меня... ах( прямо поганейший кабель между антенной и БС. Столько затухания вносит! Сэкономил, у цыганки купил( В общем, учитывая потери в кабели я, сюрприз-сюрприз, как раз прохожу в ограничения. А если кто-то считает, что нет - ну, пусть докажут. На таких мощностях)

Edited by Олег Плотников

Share this post


Link to post
Share on other sites
34 минуты назад, Олег Плотников сказал:

Передатчики все на 25 мВт. Антенны - 10 дБи, всенаправленные.

 

Как мощность 25 мВт? На использование частот идет ограничение по ЭИМ не более 25 мВт... 

 

7 минут назад, Олег Плотников сказал:

Вроде нарушаю. Но у меня... ах

Тогда ясно...

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 минуту назад, Олег Плотников сказал:

Не уследил за вашей мыслью) Да, в спецификации есть такая беда. Но ее почти не соблюдают. Если честно, то я не очень понимаю физический смысл этого ограничения.

 

 

Если есть два ограничения - выбираем худшее, вот и вся мысль :-) Не соблюдают, и не только у нас, да. Тем более, что и не понять, в спеке точно ли распространяется это ограничение на БС. Про смысл ограничения можно долго рассуждать. К нему тоже не сразу пришли, можно историю вопроса проследить по старым спекам, еще тех пор, когда это называлось LoRaMAC.

 

Но отсутствие государевых ограничений - это, в общем, плохо. Я возьму дюжину модулей, и на разных SF буду постоянно фигачить преамбулу на двух доступных каналах. И довольно на много километров вокруг не будет никакого LoRaWAN. И я останусь при этом законопослушным гражданином.

 

44 минуты назад, Олег Плотников сказал:

Передатчики все на 25 мВт. Антенны - 10 дБи, всенаправленные.

 

 

5 минут назад, Связной (С) сказал:

Тогда ясно...


Подход ясен. А ситуация - нет. Зависит от софта на БС. Во многих случаях в конфиге можно прописать antenna gain, и это будет учитываться. Впрочем, с таким подходом, думаю, и на сервере не 25 мВт выставлено :-)

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 минут назад, hobohobo сказал:

Если есть два ограничения - выбираем худшее, вот и вся мысль :-) Не соблюдают, и не только у нас, да. Тем более, что и не понять, в спеке точно ли распространяется это ограничение на БС. Про смысл ограничения можно долго рассуждать. К нему тоже не сразу пришли, можно историю вопроса проследить по старым спекам, еще тех пор, когда это называлось LoRaMAC.

 

Но отсутствие государевых ограничений - это, в общем, плохо. Я возьму дюжину модулей, и на разных SF буду постоянно фигачить преамбулу на двух доступных каналах. И довольно на много километров вокруг не будет никакого LoRaWAN. И я останусь при этом законопослушным гражданином.

 

 


Подход ясен. А ситуация - нет. Зависит от софта на БС. Во многих случаях в конфиге можно прописать antenna gain, и это будет учитываться. Впрочем, с таким подходом, думаю, и на сервере не 25 мВт выставлено :-)

Давайте подумаем, кстати.

Вы генерацией преамбулы хотите  место на БС забить? Чтобы она не могла услышать и ответить реальным устройствам?

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 минут назад, Олег Плотников сказал:

Давайте подумаем, кстати.

Вы генерацией преамбулы хотите  место на БС забить? Чтобы она не могла услышать и ответить реальным устройствам?

Ну, какую IQ polarity выставить. Можно заставить конечные устройства ждать до посинения, пока ответ придет. Они ж не отличат мою преамбулу от БС. Через недельку побежите батарейки менять. В наших российских условиях как раз дюжины устройств и хватит. Про творческие варианты я уж и не говорю...

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

59 минут назад, Олег Плотников сказал:

. А если кто-то считает, что нет - ну, пусть докажут. На таких мощностях)

Цитировать, все последние 10 сообщений не вижу смысла , как я и говорил - это "пионернет" и живет он пока таких "пионеров" 1-2 на квартал - а потом будет "неминуемая мучительная смерть".

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now