È possibile un raggio di 50 km + in LoRa?

Ho letto questo articolo in cui si diceva che avrei potuto raggiungere i 50 km con un modulo LoRa.

Ma quando leggo la descrizione del prodotto si dice che l'autonomia integrata è di soli 16 km, quindi ovviamente ho bisogno di un'antenna. Ma che tipo di antenna posso usare che può portare il mio modulo LoRa da 16 km a 50 km?

Funzionerà qualcosa del genere?

Sembra che con il protocollo LoRa sia possibile un'autonomia di almeno 440 km (ovvero non esiste un presupposto del tempo di volo come nel caso del GSM).

Il modo corretto di rispondere a questa domanda è guardare il budget del collegamento per la disposizione di trasmissione / ricezione. Sebbene i calcoli di base siano semplici, conoscere il modo giusto di eseguire il calcolo non è così semplice.

Per ricevere un segnale utilizzabile, il ricevitore necessita di un certo rapporto segnale-rumore (determinato dal tasso di errore tollerabile e dalle caratteristiche di modulazione). Puoi trovare alcuni esempi online su come calcolare questo (per LoRa o qualcosa di simile).

Il segnale proviene dalla potenza di trasmissione, più il guadagno dell'antenna, meno la perdita di spazio libero (il calcolo della portata) meno qualsiasi ombreggiatura dalla non linea di vista, più il guadagno dell'antenna.

Il rumore proviene dall'ambiente di ricezione o dal rumore termico (a seconda di quale sia il maggiore) e dalla cifra del rumore dell'amplificatore, oltre a qualsiasi interferenza multi-percorso che non viene ritardata nel ricevitore.

Supponendo che una portata di 16 km sia possibile con una semplice antenna (radiazione uniforme sferica), si richiede un aumento della portata di 3.125 volte o un aumento della potenza di 9,77 volte. Questo è convenientemente di circa 10 dB, quindi come approssimazione approssimativa è necessario un guadagno dell'antenna di 5 dB sopra l'antenna "banale" ad ogni estremità. Se miri a 7 dB a ciascuna estremità, questo ti dà un piccolo margine per altri fattori che non hai preso in considerazione, imperfezioni nel tuo assemblaggio, ecc.

Un'ulteriore complicazione è che la portata di 16 km citata è plausibilmente all'interno dell'orizzonte di un'antenna vicino alla terra, ma per raggiungere una linea di vista di 50 km, è necessario sollevare una o entrambe le estremità di molti metri.

Innanzitutto, la tua domanda è senza risposta in quanto nessuno potrebbe dire cosa funzionerà in un ambiente sconosciuto. Ad esempio se c'è una grande collina tra i due moduli o una grande città, allora non funzionerà. Ma se il tuo modulo è collegato a un pallone che ha un'altitudine di 38 km , allora probabilmente sei bravo.

Mentre il pallone si trovava ad un'altitudine di 38.772 km (circa 127204.7 piedi) da qualche parte vicino al confine tra Germania e Paesi Bassi, è stato individuato da un nodo The Things Network a Wroclaw, in Polonia, a una distanza di 702.676 km, o circa 436 miglia.

Ma ciò che considererei questo come un dato più realistico. Hanno raggiunto circa 18,3 km con una buona visuale e un'antenna migliore di quella che hai collegato.

• Potrebbe essere possibile ottenere una portata maggiore, in particolare con un'antenna gateway a guadagno maggiore [...]

• Per prestazioni ottimali, è desiderabile la linea di mira o la linea di mira vicina. Si consiglia di elevare l'antenna gateway (ad esempio, su un edificio o un albero) insieme a un'indagine del sito per determinare la posizione migliore per posizionare l'antenna gateway. [...]

• La portata all'interno di un ambiente urbano andava oltre lo scopo di questo test ma 1-2 chilometri (a seconda dell'ambiente) dovrebbero essere possibili in un ambiente urbano con un certo grado di penetrazione dell'edificio.

In sintesi per aumentare la gamma:

• Eleva le tue antenne.
• Usa antenne con guadagni più alti.
• Usa antenne direzionali e non omnidirezionali.

Ma tieni presente che alla fine sarai sempre limitato dall'ambiente.

Ecco uno studio abbastanza dettagliato sull'argomento che vale la pena leggere.

Prova un'antenna Yagi. Sia il ricevitore che il trasmettitore avranno bisogno di un'antenna e devono essere allineati tra loro (linea di mira diretta). Solo pochi gradi di inesattezza causeranno una cattiva ricezione. Ci sono varie guide di antenne yagi fai-da-te online e programmi di calcolatrice yagi open source che calcoleranno le dimensioni richieste per un'antenna e un balun a 868 MHz. È possibile acquistare la maggior parte dei materiali di consumo, come spesso filo di rame o barre di alluminio, nella maggior parte dei negozi di ferramenta (Home Depot, Lowes). Probabilmente dovrai cercare online gli adattatori SMA (conosci la differenza tra SMA e RP-SMA) per collegare le antenne e un cavo coassiale decente. Se hai intenzione di provarlo, ti suggerisco di acquistare un RTL-SDR ($ 20 USD) per il debug della radio. Dubito che raggiungerai 50 km però. Se hai aumentato il livello di potenza abbastanza da raggiungere una portata di 50 km, almeno negli Stati Uniti, " probabilmente violerebbe le leggi FCC. Penso che la potenza massima sia di 25mW