Die Übertragungsdistanz von LoRaWAN-Wasserqualitätssensoren wird von vielen Faktoren beeinflusst, wie z. B. der Geräteleistung, der Signalausbreitungsumgebung und der Netzwerkkonfiguration, wie folgt:

1. Ausrüstungsfaktoren

Übertragungsleistung: Je höher die Sendeleistung, desto höher die Signalstärke und desto größer die Übertragungsreichweite. Allerdings führt eine Erhöhung der Sendeleistung zu einem entsprechenden Anstieg des Stromverbrauchs. Daher ist ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Stromverbrauch und Übertragungsreichweite erforderlich.

Empfangsempfindlichkeit: Je höher die Empfangsempfindlichkeit, desto geringer ist die minimale effektive Signalleistung, die der Sensor empfangen kann, und desto mehr schwache Signale können aus der Ferne empfangen werden, wodurch die Übertragungsdistanz erhöht wird.

Antennengewinn: Der Antennengewinn ist ein Indikator für die Fähigkeit einer Antenne, die eingestrahlte Leistung zu bündeln. Eine Antenne mit hohem Gewinn kann Signale konzentrierter senden oder effizienter empfangen und dadurch die Übertragungsreichweite erhöhen.

Spread-Faktor: Bei der LoRa-Technologie gilt: Je größer der Spreizfaktor (SF), desto höher die Empfindlichkeit und desto größer die Kommunikationsreichweite. Zum Beispiel SF12 weist eine höhere Empfindlichkeit als SF7 und eine größere Übertragungsdistanz auf, jedoch ist die Datenübertragungsrate geringer.

Modulationsbandbreite: Durch die Erhöhung der Signalbandbreite kann die effektive Datenrate verbessert und die Übertragungszeit verkürzt werden, allerdings geht dies auf Kosten der Empfindlichkeit und führt zu einer geringeren Kommunikationsdistanz.

2. Umweltfaktoren

Hindernisse: Strukturen wie Gebäude, Mauern, Bäume und Hügel können Signale abschirmen, reflektieren oder streuen, wodurch deren Stärke verringert und die Reichweite verkürzt wird. In dicht bebauten städtischen Gebieten beträgt die Reichweite von LoRaWAN-Funksensoren typischerweise nur 2–5 Kilometer. In Vororten oder offenen Gebieten kann die Reichweite hingegen bis zu 15 Kilometer oder sogar mehr betragen.

Wetterbedingungen: Regen, Nebel, Schnee und andere Wetterbedingungen schwächen das Signal ab; insbesondere bei starkem Regen oder dichtem Nebel kann die Übertragungsreichweite des Signals erheblich beeinträchtigt werden.

Elektromagnetische Störungen: Elektromagnetische Störquellen in der Umgebung, wie z. B. Telekommunikationsbasisstationen, Industrieanlagen, Hochspannungsleitungen usw., stören die LoRaWAN-Signale, verringern die Signalqualität und beeinträchtigen somit die Übertragungsdistanz.

3. Netzwerkfaktoren

Gateway-Dichte: In LoRaWAN-Netzwerken haben die Dichte und der Standort der Gateways einen erheblichen Einfluss auf die Übertragungsreichweite. In Gebieten mit geringer Gateway-Dichte kann die Entfernung zwischen Sensoren und Gateways groß sein, wodurch die Signalverluste auf dem Übertragungsweg zunehmen und somit die Übertragungsreichweite beeinträchtigt wird.

Kanalauslastung: Wenn mehrere Geräte gleichzeitig denselben Kanal zur Datenübertragung nutzen, kommt es zu Kanalkonkurrenz und Interferenzen, was die Qualität der Signalübertragung und die Übertragungsdistanz verringert.

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