本文通過駕駛測試，說明了在不同通信距離處，LoRa節點不同增益條件對丟包率的影響，從而對RAK7249網關在城市環境中的LoRaWAN覆蓋范圍的影響。本次駕駛路線長約25km，本次測試是在城市道路空間、大型水體附近區域以及高大植被和建筑物附近區域的混合測試環境下進行的。此場景下傳播特性變化很大，可覆蓋不同場景（服務水平和非服務水平）的應用。

一、測試條件

1、網關

LoRaWAN網關： RAK7249室外網關；

網關放置位置：?位于山頂建筑物的頂部；

海拔高度：比進行駕駛測試的道路高約500米；

網關所用天線：RAK 5.8dBi 玻璃鋼LoRa天線。

網關詳細參數見圖1。

圖1 ??LoRaWAN網關具體參數

2、節點

如表1所示，共4個節點，包括2個EU868頻段的節點，2個CN470頻段的節點。

EU868頻段的節點：一個帶有3dBi的天線，另一個帶0dBi的天線（天線增益非常低，幾乎可以忽略不計）；CN470頻段的節點：一個帶有3dBi的天線，另一個帶0dBi的天線（天線增益非常低，幾乎可以忽略不計）。

表1 ??LoRa節點具體參數

節點工作方式：所有節點都使用Class A，并每60秒左右發送15字節的消息。

節點采用LoRaWAN追蹤器模塊RAK5205，再加上室外防水外殼，形態如圖2所示。

圖2 ????LoRa節點示意圖（包括RAK5205及其外殼）

節點要么采用3dBi天線，要么采用0dBi的天線。

如圖3所示，節點的固定方式為，節點安裝在頂部且在處于靜止狀態的車輛中進行測試（車輛移動不會降低節點的性能）。

圖3 ??LoRa節點在車輛上的放置方式

3、 實際測試地圖

實際測試地點在北京市。LoRaWAN網關放置于蟒山國家森林公園，攜帶LoRa節點的車輛從昌平區的南邵鎮行駛到回龍觀鎮，具體行駛路線如圖4所示。

圖4 ??LoRaWAN網關在城市中的實際覆蓋范圍測試路線

二、測試結果

1、EU868頻段（節點1和節點2）

測試時的主要參數如下：

Spreading Factor：?從SF7 到?SF12

測試距離：?7km, 10km, 14km, 和?20km

節點?Tx Power：?17dBm, 23dBm

對于節點1和節點2（EU868頻段），測試結果如表2所示：

表2 ??TX功率17dBm時，節點1和節點2的測試結果

與預期的一樣，隨著距離的增加，RSSI下降，SNR 信噪比變為負值。最后，速率需要從SF7切換到SF12，以便在距離網關更遠處的位置成功接收數據包。

使用3dBi的天線，我們在距離網關20公里處仍有0%的數據包丟失。而0dBi天線，丟包率則達到了75%，這是不可接受的。

可見，對于LoRa節點來說，增益大的通信距離會遠一些。

但是，需要注意的是，實際應用中，有可能部署的設備密度較高，當部署的設備較為密集的時候，如果LoRa節點采用增益大的天線，則可能會互相干擾。

當然，在TX功率從17dBm增加到23dBm的情況下，如表3所示，我們得到了與表2類似的結果。但是，由于功率增加，信號效果更好一些。

表3 ??TX功率23dBm時，節點1和節點2的測試結果

2、CN470頻段（節點3和節點4）

測試時的主要參數如下：

Spreading Factor：?從SF7 到?SF12

測試距離：?7km, 10km, 和?22km

節點?Tx Power：?17dBm, 23dBm

對于節點3和節點4（CN470頻段），測試結果如下表所示：

表?4 ??TX功率17dBm時，節點3和節點4的測試結果

表?5 ?TX功率23dBm時，節點3和節點4的測試結果

CN470頻段的測試結果與EU868頻段的測試結果具有相同的趨勢。唯一值得注意的例外是，在22km處，節點3和節點4在接收數據包時都沒有問題（最壞的情況下，Tx@17dbm時，節點4的丟包率為1%），此時速率為SF7?。

三、總結

當LoRa節點采用足夠增益的天線時，LoRaWAN網關即使在城市中，也可以覆蓋到>20km的范圍。

部署的時候，需要注意的是，當LoRa節點為0增益時，則會導致丟包率在距離比較遠的時候不可接受。

但由于如果部署的節點密度較高，可能會導致互相干擾，因此，應該在綜合考慮節點密度的前提下，盡可能為LoRa節點配備增益高的天線，這樣可以降低丟包率，提高LoRaWAN網關實際覆蓋的范圍。lw