SX130芯片的LoRa网关吞吐量是SX127芯片的多少倍？

成都亿佰特

1.吞吐量，LoRa网关的重要性能
' H6 L8 n5 g/ e: g从广义上讲，网关是连接2个不同网络的设备。如果一个设备，它能将LoRa无线网络和Internet连接起来，它就是一个LoRa网关。

5 m  S9 V3 F9 J! R, I3 h目前，大部分的LoRa网关采用SX1301基带芯片，也有部分使用SX1276/8单信道芯片。那么，SX1301芯片的数据吞吐量是SX1276/8芯片的多少倍呢？我们一起来探讨。
& I  G  w, T5 x3 A3 S; Y4 c
& Z& N  k# ?  e9 f2.误解1：SX1301=48个SX1276/8
有些行业朋友认为，SX1301有8通道，每个通道可以接收6个正交（速率不同，互不干扰）LoRa信号，那么，SX1301 = 8 x 6 = 48个SX1276/8。然而，这是不正确的！下文摘自《SX1301 Datasheet》Page-18IF0 to IF7 channels它明确地说明：SX1301能同时解调的LoRa数据包不超过8个。

1
/ l1 ^" d! y8 F. y, Y* _6 k3 K
如果您只需要知道结果，看完上面的数字----8，就OK了，请移步。

  w) a0 |; v4 ^5 Q( Y5 O, B1 v如果您和我们一样，喜欢探寻更深层次的原因，请接着看下面的解释。看到下面SX1301的框架图，很快会得到2个启发：
) i. ^7 m9 k/ S9 m+ O
/ d8 E5 v# ^5 o1）它只有8路LoRa解调器，这才是真正的瓶颈！那怕一个通道（IF0～IF7）接收了6个正交数据包，解调器也只负责处理其中一个。

2）当一个通道接收LoRa信号后，会启动3个工作进程：数据包仲裁MCU，分配解调器给“合适”的LoRa通道；前导码搜索引擎，查找一个LoRa数据包的起始信号；LoRa解调器，解析该LoRa数据包。
+ s9 o& Q* z9 M+ M
2
- \9 G$ ^0 S1 P+ w! a6 N
刚才谈到：数据包仲裁MCU，分配解调器给“合适”的LoRa通道。那么，什么才是合适呢？这个优先级包括：接收数据包的速率，信道（IF0～IF7），射频通道（即，2个SX1255/7，分别对应Radio A和B），接收数据包的信号强度。

3
( g% g% y' x. i! F4 F
2 r5 m: W) e) L" O( T) T  t/ h5 \数据包仲裁MCU的优先级，是由Semtech的固件决定的，用户无法更改。这也是芯片厂商的天生优势----制定游戏规则，限定玩家的范围。

4
. d0 _3 Q* ~, K0 u  n
, v+ I' F5 D4 ]- v3.误解2：SX1301=8个SX1276/8
" b" ]) H( w" u3 W那么，SX1301芯片是否等于8个SX1276/8呢？也不正确！因为，这忽略了SX1301芯片的ADR技术。

ADR（Adaptive Data Rate，速率自适应），如下图所示，依赖Node和SX1301-Gateway的距离：越近，Node将采用高速率；越远，Node将采用低速率。这可以有效地提高网络吞吐量。
: W7 r" j2 \  L& K! A0 B5 [- \
! V9 S# m$ J$ ^! Y5

4.更真实的评估
5 j) ]* M9 I9 b, B% Y( o5 z7 V4 ^0 |. kSX1301芯片的ADR技术能提高吞吐量，要准确计算性能的提升却比较难，因为，它依赖实际网络中节点的物理位置分布。

因为LoRa的长距离优势，往往基于低速率，即下表的SF12=293bps；可以看出，SF10（中速率）约为低速率的3倍，SF7（高速率）约为低速率的18倍。
( B- S1 g( d& p1 O& Y% r
& G) T8 O$ a% u% U% q  {6 a1 h6

5 ?0 r1 R$ c% }+ G# ]为此，我们提出数学统计模型。设网络节点的位置呈正态分布（这是最符合工程实施的概率分布）。如下图所示：68.2%属于常态，即ADR用不上；27.2%，ADR能提高约3倍吞吐量；4.6%，ADR能提高18倍吞吐量。
0 D) \7 a# B; w; A) g" z) W
$ l' T' X' x/ G  W' E  i2 H这样一来，ADR提高吞吐量为：68.2%x 1 + 27.2% x 3 + 4.6% x 18 = 232.6%

4 z! S3 U; V! C, [; h7
$ L8 r7 y$ M1 K/ ~
小结：运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8
3 G% J& J( q6 M$ _8 x. V, w