Antenne LoRa/Helium

LoRa/Helium Antenne e accessori

Migliorare la portata della rete LoRaWAN ed elio con le antenne adatte

Cos'è questa tecnologia LoRa?

Trasmettere i dati in modo non complicato e da qualsiasi luogo sia possibile - questa è l'idea alla base dell'Internet of Things (IOT). Questo richiede una tecnologia radio con una buona portata e un basso consumo energetico. Queste sono le due caratteristiche che formano l'idea della tecnologia LoRa o delle reti LoRaWAN.

LoRa sta per long range e inizialmente si riferisce solo a un tipo speciale di modulazione. Questa modulazione è selezionata in modo tale da raggiungere lunghe distanze a bassa potenza, anche attraverso gli edifici. Tuttavia, la quantità di dati è molto limitata, sono disponibili solo velocità molto basse. Quindi questa non è una tecnologia adatta per la trasmissione audio o video.

Da LoRa a LoRaWAN

Il segnale LoRa proviene sempre da un sensore. Viene commutato attraverso i gateway LoRa, che nel caso più semplice sono ricevitori che coprono una certa regione. Il gateway inoltra i dati registrati dalla radio LoRa attraverso una rete (LTE, WLAN, Ethernet...) a un server, dove l'operatore può poi recuperarli e valutarli. Questa intera infrastruttura (chiamato anche 'nodo'), gateway e uno o più server è chiamata LoRaWAN, cioè Long Range Wide Area Network. Ci sono diversi operatori di reti LoRaWAN, alcuni dei quali servono gruppi chiusi di utenti, ma alcuni sono aperti a tutti. Esempi sono "The Things Network (TTN)" o "The Peoples Network" (aka Helium, più avanti su questo). Altri operatori sono alcuni dei ben noti fornitori di telefoni cellulari. Se vuoi coprire solo una piccola area di tua proprietà, puoi anche allestire l'intera infrastruttura privatamente. Così non dovete sempre fare affidamento su un fornitore.

Le antenne migliorano la portata

La tecnologia LoRaWAN attualmente utilizza solo la gamma di frequenza senza licenza a 868 MHz. E come con qualsiasi tecnologia radio, è possibile aumentare drasticamente la portata con le antenne adatte e cavi di alta qualita`. Questo è ciò di cui si occupa la WiMo: una buona portata con le antenne adatte.

L'antenna sul sensore

Con i sensori, si possono usare antenne migliori solo con delle restrizioni. Di solito si devono usare antenne omnidirezionali perché non si sa in quale direzione si trova il prossimo gateway. Tuttavia, è sempre possibile utilizzare un'antenna omnidirezionale migliore e fissarla con un cavo di alta qualita` di quanto permetta la piccola antenna sul sensore stesso.

L'antenna sul gateway

Dato che la tecnologia generale LoRaWAN e la diffusa rete Helium non differiscono in questo senso, ecco i nostri consigli per la rete Helium. Tuttavia, si applicano generalmente a tutte le reti LoRaWAN su 868 MHz.

Quale antenna per l'elio è la migliore?

Come sempre - dipende. Ma non è affatto complicato.

Tutta l'area

Se vuoi coprire l'intera area intorno alla tua posizione, e se l'antenna può stare il più liberamente possibile, allora una normale antenna omnidirezionale è probabilmente la scelta migliore. Non troppo in alto, un po' lontano dal muro, dal tetto o da altre strutture massicce come muri o unità di condizionamento dell'aria. È anche importante che l'antenna abbia una visione chiara della zona da illuminare. Potete controllare questo, per esempio, qui www.explorer.helium.com.

Certa sezione

Se solo una certa area deve essere coperta, per esempio perché si vive ai margini di un villaggio, un'antenna direzionale è una buona scelta. È importante ricordare che la parte posteriore dell'antenna non emette quasi nessun segnale. Quindi quasi nulla o solo i sensori a brevissima distanza possono essere raggiunti lì. D'altra parte, il segnale è migliore e più lontano verso la parte anteriore, in direzione dell'obiettivo.

Che guadagno dovrebbe avere un'antenna per l'elio?

Prima di tutto, qualcosa di fondamentale: un'antenna non fa ‘un miracolo, non è un 'perpetuum mobile', non genera energia dal nulla. Un'antenna prende l'energia trasmessa e la irradia nel modo più completo possibile. L'antenna più semplice del mondo, un'antenna omnidirezionale perfetta, irradia uniformemente in tutte le direzioni, a forma di sfera. Una tale antenna avrebbe un guadagno di '0 dBi'. Tutte le altre antenne con guadagno > 0 dB deformano il campo di radiazione e concentrano l'energia in una certa direzione, niente di più. Quanto più forte è l'energia misurabile in questa direzione preferita è indicato dal guadagno di un'antenna. È considerato un fattore come "è due volte più forte della perfetta antenna omnidirezionale"..

Antenne omnidirezionali

Un semplice confronto: Una candela irradia debolmente ma in tutte le direzioni, anche un faro irradia in tutte le direzioni ma non in alto o in basso. Per questo, la luce è molto più brillante quanto più si trova esattamente nel piano della sorgente luminosa del faro.

Un'antenna omnidirezionale con guadagno deforma il campo effettivamente sferico più nella direzione di una "ciambella", cioè in una sfera fortemente appiattita. Maggiore è il guadagno, più piatta diventa questa forma. Ma anche troppo piatto (troppo guadagno) non va bene, perché il campo di radiazione può diventare molto piatto e se l'antenna è un po' più alta del terreno, si può irradiare sopra le teste dei ricevitori. Ma le antenne distanti ricevono meglio il segnale, devono solo essere alla stessa altezza.

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Antenna direzionale

Un semplice confronto: Candela e faro dell'auto: la candela irradia ovunque, il faro dell'auto solo in una zona conica e solo un po' in alto e in basso.

Un'antenna direzionale con guadagno deforma il campo sia in direzione verticale che orizzontale. In altre parole - il campo è appiattito e raggruppato in una certa direzione. Più alto è il guadagno di un'antenna, più forte è il bundling. Questo significa, troppo guadagno può essere controproducente. A cosa serve un raggio direzionale sottile come una matita che potrebbe raggiungere una distanza di 10 km, ma non c'è nessuno nella piccola area che posso raggiungere? Dopo tutto, con l'elio, l'obiettivo è quello di rifornire una zona e non un singolo punto lontano.

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Ora andiamo al sodo: Quanto guadagno dovrebbe avere realmente un'antenna per l'elio?

Applicazione
dBi
Nota
Antenna omnidirezionale

Ad un'altezza superiore a quella dei ricevitori

Ad esempio su un
campanile o un albero
3 – 5 non di più
Altrimenti il campo diventa troppo piatto e si irradia sopra le teste dei ricevitori.
Antenna omnidirezionale

Ad un'altezza inferiore

Con piccole
differenze di altezza rispetto ai ricevitori
5 – 8 dBi, massimo 12 dBi
Perché non più di 12 dBi? Perché difficilmente ci sono buoni radiatori omnidirezionali con un guadagno così alto.
Antenna direzionale
Per esempio per illuminare a distanza un quartiere o un campus
A seconda del design, almeno
5 dBi, preferibilmente di più
Fino a 12 dBi le antenne direzionali per 868 possono essere costruite ragionevolmente bene, oltre questo diventa difficile. Le migliori antenne sono le cosiddette antenne a settore, cioè antenne che producono un campo largo ma piatto.

A che altezza dovrebbe essere montata un'antenna per l'elio?

È una questione di geometria. In ogni caso, dovrebbe essere abbastanza alta che nessun ladro possa raggiungere l'antenna o i cavi. Quindi 3 m da terra sarebbe l'altezza minima. Si può anche montare un'antenna in cantina, ma sarà difficile raggiungere oltre il proprio giardino.

Un'antenna omnidirezionale con guadagno moderato può essere montata ad un'altezza maggiore se si riesce a trovare un posto adatto. Altrimenti dipende sempre dal terreno. Cioè, su dove si trovano i miei "clienti", cioè i sensori e gli altri gateway che vogliono "comunicare" nella rete Helium.

Se c'è solo una posizione disponibile ad alta quota e si deve usare un'antenna direzionale, può essere necessario inclinarla per coprire con la sua radiazione desiderata.

La fine arte della costruzione delle antenne entra in gioco quando si vuole interconnettere diverse antenne direzionali, per esempio per raggiungere aree separate con un solo gateway. Qui si possono combinare le antenne abbastanza facilmente con un distributore (un cosiddetto splitter o divisore 3dB). Ci sono alcune regole da seguire, e i nostri specialisti di antenne saranno felici di consigliarvi su queste.

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Speriamo che con queste informazioni vi abbiamo aiutato a trovare l'antenna per te! Abbiamo messo insieme alcuni pacchetti per aiutarti ad ottenere il massimo dalla tua rete LoRaWAN e Helium. Buon divertimento!

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