唯传技术干货：影响网关容量的关键因素及扩容技术研究（三）
1.4
国外的实验数据及结论
为了研究影响网关的容量的各种因素，就必须模拟节点的数据包在空中传输到达网关的过程中的各种传输情形。我们在实际测试中也发现，数据没有被网关成功接收的很大原因是节点发送的数据包在空中传输时，彼此间发生了碰撞，导致网关没有成功接收到节点的数据并转发到后台服务器！因此，研究数据包的碰撞模型是非常由意义的。
国外的对比实验
国外针对网关容量的研究是从2016年开始兴起，本文收集了一些有意义的相关研究结果，供大家参考。
（1）采用标准lorawan推荐的参数设定
试验数据如下：
由图可见，采用标准的固定设定，当节点数目>200个时，节点的成功接收的比率非常低！小于50%！
500个节点60秒的测试结果
>节点随机设定SF
>红色表示碰撞丢包
>SF越高 越容易丢包
>符合我们的实测报告
1000个节点60秒的测试结果
>节点随机设定SF
>每分钟每个包为25字节
>300个节点的规模错包率30%！
>1000个节点的丢包率超过50%！
>大容量节点设备的问题很严重！
1000个节点固定SF的测试结果
>节点设定SF=12
>每分钟每个包为25字节
>300个节点时的错包率50%！
>100个节点的包发送失败率超过80%！
>固定SF=12的问题更严重！
其他因素分析及实验数据
从这个图中可以看到，除了lorawan参数设定对网关容量由影响，节点的上报频次和数据包的尺寸大小也有巨大影响！
另外，节点的分布区域于网关的位置，对网关的容量也有极大影响！
此外，同区域的网关部署的数量对节点的丢包率也有非常重要的影响，以下时不同网关数目的仿真试验数据：
原因分析
产生上述问题的主要原因分析如下：
1、节点的随机访问实际是基于ALOHA模型的机制；
ALOHA协议的思想很简单，只要用户有数据要发送，就尽管让他们发送。这样会产生冲突从而造成帧的破坏。
2、节点发送时间及部署没有考虑全局的优化策略；
可行的解决方案
>采用类似FDMA（频分复用访问）+TDMA（时分复用访问）方法，实现扩容；
>发送方可以在发送数据的过程中与基站进行ACK交互，通过基站发回的ACK响应内容，调整节点的访问方式；
>每个节点可以申请一个空闲的时间或通道实现防冲突访问（LBT+CCD访问方式）；
>可以调整数据包的发送方式为窄带及调频方式，前导码序列可以保持不变，这样可以大大减少冲突，同时又可以保证序列正确检出；
>前导码不变的情况下，前导码和数据包之间即使出现干扰，也可以纠错还原数据，大大减少错报率；
>采用ADR码率自适应调节算法；
改进后的采用动态调节参数方案（ADR雏形算法）结果
由前所述，采用类似固定标准lorawan参数的方案，在网关容量方面不尽人意，无法满足大容量部署的需求，国外针对此问题，做了许多有益的试验，如下所示，就是一个采用动态调节扩频因子、发射功率、飞行时间等参数的对比数据：
由图可以看到，采用了动态参数的SN5集合的试验数据，在节点数达到1600个的时候，后台仍然可以有效得到90%以上的成功检出率！
国外的这个对比数据说明了，采用类似ADR算法可以有效提高单网关的节点容量。
- 发表于:
- 原文链接：http://kuaibao.qq.com/s/20180122G067HN00?refer=cp_1026
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