Ga naar inhoud

Linkbudget

ZENDVERMOGEN · PADVERLIES · GEVOELIGHEID · MARGE

Een verbinding werkt als er aan de ontvangkant meer signaal aankomt dan de chip nodig heeft. Alles ertussen is decibellen optellen en aftrekken. Dit hoofdstuk zet die som op, met de firmwarewaarden waar ze bestaan en met expliciet gemarkeerde aannames waar ze niet bestaan.

[!NOTE] Bron. Deze pagina is geverifieerd tegen de firmware zelf: MeshCore v1.16.0, commit 03b6ef4, 28 juli 2026 — de wortel- platformio.ini, src/helpers/radiolib/RadioLibWrappers.cpp en de LORA_TX_POWER-vlaggen in variants/. Elk cijfer op deze pagina wordt opnieuw uitgerekend door tools/link-budget.py.

Staafdiagram van het linkbudget: zendvermogen plus antennewinst min kabelverlies min padverlies, tot aan de gevoeligheid van de ontvanger, met de overgebleven marge

[!WARNING] Twee invoerwaarden komen niet uit de firmwarerepo en zijn hieronder gemarkeerd met °: het ruisgetal van de ontvangketen en de benodigde SNR per spreidingsfactor. Ze staan als constante boven in tools/link-budget.py en zijn niet tegen een datasheet geverifieerd. Elk cijfer dat eruit volgt draagt dezelfde onzekerheid.

Wat de firmware vastlegt

Drie waarden staan in de wortel-platformio.ini en gelden voor elk bord dat ze niet overschrijft:

Vlag Waarde
LORA_FREQ 869.618 MHz
LORA_BW 62.5 kHz
LORA_SF 8

[!NOTE] LORA_SF=8 is de compile-time default uit platformio.ini, niet de instelling waarop het Nederlandse netwerk draait. De radioparameters worden na het flashen door de node-configuratie overschreven; het preset Netherlands zet SF7 met CR5 — zie Aan de Slag. De som verderop op deze pagina rekent met de firmwaredefault SF8 (−130,0 dBm). Met SF7 is de gevoeligheid −127,5 dBm en valt het budget 2,5 dB lager uit.

Het zendvermogen ligt per bord vast. Geteld over variants/*/platformio.ini, alleen actieve regels:

LORA_TX_POWER Regels
22 dBm 93
20 dBm 13
19 dBm 1
10 dBm 1
9 dBm 4
8 dBm 1
7 dBm 2

Samen 115 actieve regels over 76 variantmappen. Meer regels dan mappen, omdat een variantbestand meerdere [env:…]-secties kan bevatten die elk hun eigen vlag zetten. De lage waarden zijn geen zuinige borden maar borden met een externe eindtrap: 7 dBm bij de chip wordt ruim 27 dBm aan de connector. Zie Antenne.

De ruisvloer

Onder aan de som staat het ruisniveau. Thermische ruis is −174 dBm per hertz bij kamertemperatuur; over 62,5 kHz is dat −126,0 dBm. Daar komt het ruisgetal van de ontvangketen bij:

Post Waarde
thermische ruis over 62,5 kHz −126,0 dBm
ruisgetal ontvangketen ° 6,0 dB
ruisvloer ontvanger −120,0 dBm

[!NOTE] Dat de berekende vloer precies uitkomt op de −120 dBm waarop de firmware zijn eigen meting afkapt, is met dit ruisgetal toeval en geen bewijs. Het ruisgetal is een aanname; verander die in 5 of 7 dB en de gelijkheid is weg. De afkapping zelf staat wél in de firmware — zie De LoRa-transceiver.

Gevoeligheid per spreidingsfactor

LoRa ontvangt onder de ruisvloer. Hoeveel eronder hangt af van de spreidingsfactor:

SF Benodigde SNR ° Gevoeligheid
7 −7,5 dB −127,5 dBm
8 −10,0 dB −130,0 dBm
9 −12,5 dB −132,5 dBm
10 −15,0 dB −135,0 dBm
11 −17,5 dB −137,5 dBm
12 −20,0 dB −140,0 dBm

Elke stap in SF levert 2,5 dB gevoeligheid en verdubbelt de zendtijd. De invloed van die zendtijd op de duty cycle wordt besproken in Regelgeving & Duty Cycle.

De som

Neem een node op 22 dBm, aan beide kanten een halvegolfdipool van 2,15 dBi en 1 dB kabelverlies:

  zendvermogen chip          +22,00 dBm
  antennewinst zender         +2,15 dBi
  kabelverlies zender          −1,00 dB
  ------------------------------------
  e.i.r.p.                   +23,15 dBm

  antennewinst ontvanger      +2,15 dBi
  kabelverlies ontvanger       −1,00 dB
  gevoeligheid bij SF8      −130,00 dBm
  ------------------------------------
  budget                     154,30 dB

Dat budget mag opgaan aan padverlies. In vrije ruimte is het padverlies 32,44 + 20·log(f in MHz) + 20·log(d in km):

Afstand Vrijeruimteverlies
100 m 71,2 dB
1 km 91,2 dB
5 km 105,2 dB
10 km 111,2 dB
50 km 125,2 dB

154 dB budget zou in vrije ruimte op meer dan duizend kilometer uitkomen. Dat getal is correct en tegelijk nutteloos: vrije ruimte bestaat niet op aardoppervlak. De aarde kromt weg, er staan gebouwen en bomen in de weg, en de fresnelzone raakt de grond lang voordat het budget op is. Het vrijeruimteverlies is een bovengrens, geen voorspelling. Waarom de praktijk er zo ver vanaf ligt staat in Hoger en sterker is niet altijd beter.

Wat een dB waard is

Nuttiger dan een absolute afstand is de verhouding. Elke 6 dB verdubbelt de afstand in vrije ruimte, elke 6 dB minder halveert hem:

Verandering Factor op de afstand
−6 dB × 0,50
−3 dB × 0,71
−1 dB × 0,89
+1 dB × 1,12
+3 dB × 1,41
+6 dB × 2,00

Daar zit de praktische waarde van het hele hoofdstuk. Een slechte connector met 3 dB verlies vermindert je bereik met bijna 30 procent. Een SF-stap erbij levert 2,5 dB en dus ruim 30 procent — maar verdubbelt de zendtijd. En een antenne één meter hoger levert vaak meer dan beide, omdat die het obstakel uit de weg haalt in plaats van erdoorheen te proberen te zenden.

Bronnen

Firmware, commit 03b6ef4 (v1.16.0, 28 juli 2026):

In deze repository:

Niet uit de firmwarerepo: het ruisgetal van de ontvangketen en de benodigde SNR per spreidingsfactor, beide met ° gemarkeerd. De thermische ruisvloer van −174 dBm/Hz is geen datasheetwaarde maar volgt uit kT bij kamertemperatuur.

Verwante hoofdstukken: