SpreadingFactor SF7 vs. SF12 im LoRaWAN

Viele interessiert wie sich der SpreadingFactor auf die Reichweite des LoRaWAN Signals auswirkt und natürlich mich auch. Ich habe mich also auf den Weg gemacht und mit SF7 und SF12 gemapped und die Ergebnisse verglichen. Die Messungen mit SF12 wurden als Experiment durchgeführt um die Daten im TTN-Mapper nicht zu verfälschen.

Nachteile eines hohen SpreadingFactor

Erst mal muss gesagt werden, das Nodes mit einem fest eingestellten SF11 oder SF12, im TTN,  nicht erlaubt sind. Zusätzlich sieht die fair use policy eine maximale Airtime von 30 Sekunden pro Node am Tag vor. Da bei der Verwendung eines hohen SF auch die Airtime steigt, kommt man bei einem SF12 auf ca. 20 bis 25 Nachrichten pro Tag. Dem gegenüber stehen 500 Nachrichten bei einem SF7. Bei SF12 benötigt das Versenden einer Nachricht bereits mehr als eine Sekunde. Dadurch belegt ihr natürlich die Frequenz und blockiert andere Nutzer. Sollte also jeder mit SF12 senden, wäre bald alles dicht.

Durch eine höheren SF wird das Signal robuster, es dauert dadurch auch länger es zu übertragen. So werden aus 60 Millisekunden bei SF7 gerne 1,5 Sekunden bei SF12. Somit liegt die Airtime bei SF12 um den Faktor 25 höher als bei SF7. Das ist der eigentliche Hauptnachteil.

Somit eignet sich ein hoher SpreadingFactor nur für sehr wenige Einsatzgebiete. Wenn ihr also LoRaWAN testen wollt und nur mit einem SF12 eine Verbindung zustande bekommen, solltet ihr über den Aufbau eines kleinen Single Channel Gateways nachdenken.

Vorteile eines hohen SpreadingFactor

Der Vorteil ist eine höhere Reichweite. Ich habe mit einem Gateway bisher maximal ca. 1900m mit SF7 erreicht und kam mit einem SF12 auf bisher maximal ca. 4800m. Zwischen dem Gateway und dem Node lag dabei die Kölner Stadt, mit mehr oder weniger dichter Bebauung. Das macht also eine Verbesserung der Reichweite um den Faktor 2,5.

Daneben habe ich dann noch die Karten des TTN Mappers verglichen. Gerade im oberen rechten Abschnitt habe ich einen durchgehenden Empfang, wo ansonsten nur vereinzelt Empfang war. Der obere Ausschnitt zeigt die Messungen mit SF7 der untere mit SF12.

Ein anderer Node hatte, ebenfalls mit SF12, auch schöne Reichweitenergebnisse. Es konnte ein Gateway aus St. Augustin empfangen werden. Dem Standort nach, hat es gerade mal eine höhe von ca. 160m. Ich finde das Ergebnis sehr beachtlich.

Fazit

Ja, ihr könnt mit einem höheren SpreadingFactor eure Reichweite massiv erhöhen, aber auf Kosten der maximal gesendeten Nachrichten pro Tag. Ihr solltet also immer bei 0, also SF7 anfangen, um zu sehen ob eure Daten empfangen werden, und euch danach höher bewegen. OTAA erledigt dieses selbständig, bei ABP müsst ihr den SF händisch anpassen. Und bitte haltet euch an die Fair Access Policy, damit wir alle davon etwas haben.

Und noch eine Bitte an alle die den TTN Mapper mit Daten füttern, stellt eure Nodes bitte auf SF7 ein, damit haben wir alle vergleichbarere Daten, denn mit SF12 kann in der breiten Masse nicht gearbeitet werden.