從廣義上講，網(wǎng)關(guān)是連接2個不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。如果一個設(shè)備，它能將LoRa無線網(wǎng)絡(luò)和Internet連接起來，它就是一個LoRa網(wǎng)關(guān)。
目前，大部分的LoRa網(wǎng)關(guān)采用SX1301基帶芯片，也有部分使用SX1276/8單信道芯片。那么，SX1301芯片的數(shù)據(jù)吞吐量是SX1276/8芯片的多少倍呢？我們一起來探討。
有些行業(yè)朋友認(rèn)為，SX1301有8通道，每個通道可以接收6個正交（速率不同，互不干擾）LoRa信號，那么，SX1301 = 8 x 6 = 48個SX1276/8。然而，這是不正確的！下文摘自《SX1301 Datasheet》Page-18IF0 to IF7 channels它明確地說明：SX1301能同時解調(diào)的LoRa數(shù)據(jù)包不超過8個。
如果您只需要知道結(jié)果，看完上面的數(shù)字----8，就OK了，請移步。
如果您和我們一樣，喜歡探尋更深層次的原因，請接著看下面的解釋。看到下面SX1301的框架圖，很快會得到2個啟發(fā)：
1）它只有8路LoRa解調(diào)器，這才是真正的瓶頸！那怕一個通道（IF0～I(xiàn)F7）接收了6個正交數(shù)據(jù)包，解調(diào)器也只負(fù)責(zé)處理其中一個。
2）當(dāng)一個通道接收LoRa信號后，會啟動3個工作進(jìn)程：數(shù)據(jù)包仲裁MCU，分配解調(diào)器給“合適”的LoRa通道；前導(dǎo)碼搜索引擎，查找一個LoRa數(shù)據(jù)包的起始信號；LoRa解調(diào)器，解析該LoRa數(shù)據(jù)包。
剛才談到：數(shù)據(jù)包仲裁MCU，分配解調(diào)器給“合適”的LoRa通道。那么，什么才是合適呢？這個優(yōu)先級包括：接收數(shù)據(jù)包的速率，信道（IF0～I(xiàn)F7），射頻通道（即，2個SX1255/7，分別對應(yīng)Radio A和B），接收數(shù)據(jù)包的信號強度。
數(shù)據(jù)包仲裁MCU的優(yōu)先級，是由Semtech的固件決定的，用戶無法更改。這也是芯片廠商的天生優(yōu)勢----制定游戲規(guī)則，限定玩家的范圍。
那么，SX1301芯片是否等于8個SX1276/8呢？也不正確！因為，這忽略了SX1301芯片的ADR技術(shù)。
ADR（Adaptive Data Rate，速率自適應(yīng)），如下圖所示，依賴Node和SX1301-Gateway的距離：越近，Node將采用高速率；越遠(yuǎn)，Node將采用低速率。這可以有效地提高網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
SX1301芯片的ADR技術(shù)能提高吞吐量，要準(zhǔn)確計算性能的提升卻比較難，因為，它依賴實際網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的物理位置分布。
因為LoRa的長距離優(yōu)勢，往往基于低速率，即下表的SF12=293bps；可以看出，SF10（中速率）約為低速率的3倍，SF7（高速率）約為低速率的18倍。
為此，我們提出數(shù)學(xué)統(tǒng)計模型。設(shè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的位置呈正態(tài)分布（這是最符合工程實施的概率分布）。如下圖所示：68.2%屬于常態(tài)，即ADR用不上；27.2%，ADR能提高約3倍吞吐量；4.6%，ADR能提高18倍吞吐量。
這樣一來，ADR提高吞吐量為：68.2%x 1 + 27.2% x 3 + 4.6% x 18 = 232.6%
小結(jié)：運用ADR的SX1301吞吐量相當(dāng)于(8 x 232.6%) = 18.6 個SX1276/8
以上都屬于理論的推導(dǎo)，接下來，我們一起看2個實測平臺。
實測1：http://rimelink.timeddd.com/st/STS.aspx?id=66
這是一個SX1278芯片的LoRa網(wǎng)關(guān)，基于TDMA（時分復(fù)用）方式組網(wǎng)，共7個Node，上報12字節(jié)數(shù)據(jù)（溫度，濕度，露點；每個4字節(jié)，為float類型）。細(xì)心地觀察會發(fā)現(xiàn)，一個Node，每隔35秒才更新一次數(shù)據(jù)。這是SX1278網(wǎng)關(guān)的局限性，因為是單信道，Node只能分時隙使用帶寬，因此，一個節(jié)點上報的延時，會隨節(jié)點數(shù)目線性增長。
這個SX1278芯片網(wǎng)關(guān)模塊的吞吐量為：(7x 12 x 8)b / 35s = 19bps
實測2：http://lorawan.timeddd.com/demo.aspx
這是一個SX1301芯片的LoRaWAN網(wǎng)關(guān)，基于FDMA（頻分復(fù)用）方式組網(wǎng)，共12個Node，上報12字節(jié)數(shù)據(jù)（溫度，濕度，露點；每個4字節(jié)，為float類型）。
細(xì)心地觀察會發(fā)現(xiàn)，一個Node，每隔5秒左右更新一次數(shù)據(jù)。這是因為SX1301芯片有8通道，允許多個Node同時上報；當(dāng)然，當(dāng)Node隨機選擇信道時，可能因碰撞而失敗，成功上報概率約為0.9。
這個SX1301網(wǎng)關(guān)的吞吐量為：(12x 12 x 8)b / 5s * 0.9 = 207bps
拿上述2種網(wǎng)關(guān)模塊芯片的吞吐量比較：207 /19 = 10.8（倍），為什么沒有達(dá)到理論上的18.6倍呢？因為基于SX1301網(wǎng)關(guān)的12個Node，放置在一起，沒有使用ADR技術(shù)，并且使用了最低的速率（SF12=293bps）。
今天的分享就到這里啦，EBYTE每一天都致力于更好的助力物聯(lián)化、智能化、自動化的發(fā)展，提升資源利用率，更多產(chǎn)品更多資料，感興趣的小伙伴可以登錄我們的億佰特官網(wǎng)和企業(yè)公眾號（微信號：cdebyte）進(jìn)行了解，也可以直接撥打400電話咨詢技術(shù)專員！
