Динамический MESH Embee против топологии "звезда" LoRa & Стриж

Как ранее я указывал, радио распространение волн технологий Zigbee 2.4 ГГц по сравнению с 868 МГц  технологий LoRa & Стриж,  хуже. Это очевидно, чем выше частота. тем больше затухание сигнала в пространстве. НО!!!!
Чем выше частотный диапазон 2.4-2.48 ГГц против 868-869.5 МГц, или 80 МГц против 1.5МГц, тем в этот диапазон можно больше всунуть возможностей компенсаторов. Если сравнивать два конкретных разрешенных и доступных пользователю частотных диапазонов, то  в широкую полосу технологии Zigbee встроили Ethernet алгоритмы радио маршрутизаций. За счет небольших дальностей передачи на 1000 метров на открытом пространстве, удается маршрутизировать данные дальше через устройства. как пример цепочка устройств из 200 маршрутизаторов. каждый передает на 1000 метров. Сколько получим? да, до 200 км дальности. Это пример, показывает, что широкая полоса в 80 МГц (5МГц рабочий канал) позволяет на высокой скорости 250Кб секунду передавать и сетевую и полезную информацию. Потребителю не нужно разворачивать базовые станции, как у  LoRa & Стриж. каждое устройство, является и конечным и маршрутизатором. Таким образом пример показывает, что выбор правильной технологии как основы в будущем проекте, закладывает на перспективу технические возможности работы.

Если говорить о LoRa & Стриж дальность в 3-5 км в топологии "звезда", то нужно также потребителю говорить о том, что скорость чтения таких устройств на скорости 100 бод в сравнении с более высокой скоростью 9600 бод в Zigbee, не делает привлекательной саму технологию LoRa & Стриж. Ведь просто читать показания счетчика электроэнергии, сегодня уже не интересно. нужно читать массивы данных со счетчика, затем обрабатывать эти массивы информации, и строить из этих массивов решение. Например регулирование пикового потребления на стороне бытового потребителя. Так называемый Demand response. 
Скорости LoRa & Стриж не хватит для этих решений. Эти технологии хорошо подходят, если нужно включать выключать реле, или анализировать состояние контакта.

Zigbee/Embee mesh имеет скорость вычитки информации со счетчика 0,5-1 секунда. (это время доставки одного пакета 240 байт полезной информации пользователя). Все что вложите в 240 байт, то и получите на такой скорости. 480 байт или 2 пакета- 1-2 секунды. Согласно требованиям, полностью удовлетворяет скорости для Smart Energy решений. Это таблица требований по скорости к технологиям на которых строятся решения. 
 Решать Вам, что закладывать в будущие проекты и во что сегодня инвестировать!!

 

Почему LoRa легко «заглушить»

(По материалам сайта strij.tech)

Принимающие станции LoRa могут определять преамбулы на всех скоростях всех каналов IF3 — IF10. Однако, они не могут демодулировать более чем 8 пакетов одновременно. Это происходит в связи с архитектурными особенностями, когда определение преамбулы, выделения полезных данных и демодуляция сигнала происходят раздельно.

Количество одновременных демодуляций равно 8. Станции LoRa могут определить принадлежность пакета только после того как они демодулируют его. Поэтому станция LoRa принимает все пакеты, а «свои» выделяет после демодуляции. Любой пакет данных даже из «чужой» сети, принятый «своей» станцией блокирует получение любого «своего» пакета на этом же канале до тех пор, пока он не будет полностью принят.

Таким образом, любой желающий может вполне легитимно, отправляя с восьми LoRa-модемов произвольные данные, без остановки, заблокировать все 8 каналов в любой сети LoRa в любом городе. Станция будет вынуждена принимать пакеты, идущие от «чужих» модемов в ущерб пакетам из «своей» сети.

Это может быть несознательно, а в случае если будет несколько операторов на одной территории.

Анализ технологии LoRa

  

Интерес многих потребителей к коммуникациям M2M и IoT вызывает появление технологии LoRa, точно, так как в свое время был огромный интерес к Zigbee, Wireless M-BUS и других беспроводных решений. Когда дело доходит к реальным сложностям сетевых беспроводных продуктов, интерес точно так же у многих пропадает. Что бы увидеть подводные камни в будущем, не нужно глубоко инвестировать в проект, достаточно инженерным языком проанализировать новинку.

 

 Рисунок 1. Все параметры на одной картинке

Не буду утомлять физикой, попробую кратко простым языком.

Хотите дальности - жертвуйте скоростью передачи и эффективностью батарейки..

Хотите длительной работы от батарейки - пожертвуйте чувствительностью приемника и соотношением SF (фактор расширения полосы), а также соотношением сигнал/шум.  

Что бы считать информацию с интеллектуального счетчика электроэнергии, нужно вычитать килобайт информации. А именно: текущие показания, 15, 30, 60 мин интервалы, суточные показания, журналы которые пишет счетчик, за синхронизировать время.  если верить информации рис 1 то чувствительность приемника приблизится к -100 дБм, соответственно и дальность передачи не будет больше 1 км по прямой видимости. Конечно можно попытаться настроить работу приемника на граничной чувствительности -136дБм, но кому интересно работать на скорости 200 бит в секунду. Учитывая. что у LoRa в каждом пакете идет служебные символы ключа, принадлежности к сети, то из 200 бит полезной останется как минимум четвертая часть. 

Отдельная история, это какой режим работы выбрать. Из предлагаемых класов А, В, С, сымый привлекательный А. Но нужно понимать, что для такого режима. нужно контролировать время выхода в эфир конечного устройства. Это задача которая ложится на потребителя в планировании временного разделения выхода в эфир М2М устройств. Иначе, если на базовую станцию много устройств будет одновременно подключаться. то они создают помехи один другому. Это очень важно.  

И последнее.. 

Это технология строится по топологии звезда. Если кто то развернет сеть базовых станций, то нужно будет платить за обслуживание. Иначе, нужно разворачивать свою сеть базовых станций, что у LoRa дорого. Чип базовой станции в 15 раз дороже чипа конечного устройства, не считая сервера.

Zigbee/Embee - это локальная радиосеть, отработанная временем и готова для применения. Точка входа в радиосеть - модем Embee. Каждое устройство, это и ретранслятор, который  передает информацию дальше. Таким образом, имея mesh радиосеть устройств, можно разворачивать до 1000-4000 устройств на огромной територии. Дальность передачи на открытой местности до 500-800 метров между радиомодемами. 

И самое главное ни от кого не нужно быть зависимым.