低功耗远距离LoRaWAN通信网关山区环境覆盖距离实测

发布时间：2022-11-14 浏览次数：125次

山区因为地形复杂，遮挡严重，公网信号覆盖往往比较薄弱，很多区域都会存在手机无信号的情况。针对特定的应用场景，在山地森林以LoRa低功耗远距离通信信号做为覆盖，可以对公网信号覆盖不足的区域形成比较好的补充，相对来说，其覆盖成本也比较低。

1 测试地点

本文选取重庆知名景区武隆县仙女镇，仙女山风景区作为测试地，选用LoRa网关和终端节点，所测试的结果供各位做类似应用场景的参考。

上图蓝色线路是此次测试信号覆盖所选的路径

此次测试，基站选址安装在茶地堡小区移动基站铁塔上，测试分3个方向：起终点方向、中心水库方向、天生三桥方向。覆盖范围示意图如下图所示：

网关覆盖示意图

为了让大家对山地的高低有个概念，我们看下周边的等高线图：

所测区域等高线图

我们的目的很简单，就是通过对高山、峡谷地形的实地工勘、测试，找到最佳的网关部署建设方案，同时验证LoRa产品在高山、峡谷地形的实际覆盖效果。 我们通过工勘选取合适的点位，临时架设基站，徒步在规划路线行进，以测试数据传输的稳定性和实时性以及传输距离。经过现场实地勘测，茶地堡小区为最佳建站点。在移动铁塔上架设一台基站，基站位置如下图所示。

基站安装位置

基站通过运营商网络直接连接测试服务器，将数据存储在公司的测试服务器上。现场可通过查阅Web系统的页面以及采集系统输出的日志，实时查看采集到的数据。 现场分为3条测试线路：起终点->中心水库方向->沿赛道一直向东，中心水库->山腰赛道，峡谷->天生三桥。服务器实时存储数据，通过手机app实时查看数据上报情况。

大致的测试路线如下图红、黄、绿色箭头所示：

行进路线示意图

经过一轮测试，我们把测试数据汇总，并进行分析，可以看到单网关可以覆盖20+KM的行进路线，最长直线覆盖距离达4900m，平均RSSI为-124dBm，最强信号值为-77dBm，最差信号值为-142dBm。

采样点分布

我们来看看信号下行，下表是2台测试终端的数据分析，样点数均匀，信号质量良好，丢包率<10%，覆盖路径距离5km。

测试终端数据分析

测试过程中，我们也看到，沿峡谷向天生三桥行进，途经龙门峡区域，无法收到信号。此区域地势很低，道路曲折，周边多重山体阻挡，需进行补盲，方可解决此路段无信号问题。

信号盲区

峡谷区域

峡谷区域

我们对所有采样数据点进行分析，信号强度分布区间如下，有83.5%的采样点信号均大于-130dBm。

信号强度百分比

信号强度分析

测试点的RSSI图分布如下：

测试点RSSI图分布

我们采用的LoRa参数为：扩频因子SF12，BW带宽125KHz，信号接收灵敏度为-142dBm，此次测试的信号强度均在可接受范围以内，信号强度良好。

根据测试数据分析，可以得出以下结论:

1) LoRa产品在高山、峡谷地形的衍射、反射能力较强，覆盖效果良好，测试达到预期效果，可大面积推广使用。

2) 单站覆盖范围，信号质量满足覆盖要求。

3) 传输距离分析，单站覆盖范围能到20Km路线，直线距离最远达到4.9Km。

4) 数据的传输的准确性来看，所有定位数据实时显示在Web系统地图上，定位准确。

5) 数据实时性，根据此次所有数据包的延迟分析，数据延迟误差在5秒以内。

6) 整个仙女山景区100Km步道，全覆盖约需要6-7台基站。

7) 因地形因素导致的盲区，可以考虑增加易部署的便携式基站设备（与应急通信车性质相同）进行补盲。

针对类似仙女山景区的范围性覆盖，需要找到相应的制高点。根据实地工勘的情况来看，中国移动的基站在做网络规划选址的时候，已经做了细致的仿真模型。LoRa基站的部署，可以考虑架设在现有移动基站的铁塔上。此为最佳模式。

本次测试所采用的LoRa网关：http://doc.rejeee.com/web/#/29?page_id=406