Calcolatore Link Budget IoT - NB-IoT, LoRaWAN e 5G
Calcola il link budget RF per NB-IoT, LoRaWAN (EU 868 MHz / US 915 MHz) e 5G NR con preset tecnologici pre-compilati. Stima la vita della batteria del dispositivo IoT. Formula FSPL di Friis verificata (VERIFIED). Client-only, nessun dato inviato a server (D-53-07).
Il link budget IoT determina se un dispositivo wireless puo comunicare con la stazione base o gateway a una data distanza. La perdita di percorso nello spazio libero (FSPL, Free-Space Path Loss) si calcola con la formula di Friis [VERIFIED]: FSPL (dB) = 20 log10(d_km) + 20 log10(f_MHz) + 32.45. Il margine del link budget e la differenza tra la potenza ricevuta e la sensibilita minima del ricevitore.
NB-IoT (3GPP Release 13+) opera su bande LTE degli operatori (tipicamente 900 MHz in EU) con un MCL (Maximum Coupling Loss) di 164 dB [ASSUMED] - ideale per dispositivi in ambienti difficili. LoRaWAN (LoRa Alliance TS001) usa bande ISM non licenziate (868 MHz EU, 915 MHz US) con sensibilita fino a -137 dBm in SF12 BW125 [ASSUMED], raggiungendo 15-30 km in ambiente rurale. 5G NR offre throughput molto maggiore ma range limitato (tipicamente 0.1-2 km in ambiente urbano per la banda n78 a 3.5 GHz) [ASSUMED].
I valori preset di sensibilita, potenza TX e guadagno antenna sono [ASSUMED] sulla base delle specifiche 3GPP e LoRa Alliance. Devono essere verificati contro i datasheet ufficiali del modulo radio prima del deployment. Il calcolo FSPL e verificato (VERIFIED); le soglie di margine (10 dB = adeguato) sono regole empiriche ingegneristiche [ASSUMED].
Fonte RF: Equazione di trasmissione di Friis [VERIFIED]; 3GPP TS 36.101/38.101/TR 45.820 (preset NB-IoT/5G - [ASSUMED]); LoRa Alliance TS001 (preset LoRaWAN - [ASSUMED]). Versione normativa: IOT-RF-PRESETS-2026 (valida fino 2027-07-21).
Sezione A - Calcolo Link Budget RF
Valori preset [ASSUMED] - verificare contro datasheet ufficiale del modulo radio prima del deployment.
Parametri RF
Risultato Link Budget
Inserisci i parametri RF e premi "Calcola Link Budget" per ottenere FSPL e margine.
Sezione B - Stima Vita Batteria IoT
Parametri Batteria
Vita Stimata Batteria
Inserisci capacita (mAh) e corrente media (mA) per stimare la durata della batteria.
Domande frequenti
Cos'e la FSPL e come si calcola?
FSPL (Free-Space Path Loss) e la perdita di potenza del segnale radio nello spazio libero, senza ostacoli. Si calcola con la formula di Friis [VERIFIED]: FSPL (dB) = 20 log10(d_km) + 20 log10(f_MHz) + 32.45. Per LoRaWAN a 915 MHz su 15 km: FSPL = 23.52 + 59.23 + 32.45 = 115.2 dB. A frequenze piu alte (5G 3.5 GHz) la FSPL e significativamente maggiore per la stessa distanza.
Qual e la differenza tra NB-IoT e LoRaWAN?
NB-IoT (Narrowband IoT) e uno standard 3GPP che opera sulle bande LTE degli operatori mobili (800-900 MHz tipico in EU). Richiede SIM e abbonamento ma offre copertura capillare degli operatori. LoRaWAN e un protocollo proprietario (LoRa Alliance) che opera in bande ISM non licenziate (868 MHz EU, 915 MHz US). Offre range molto elevato (15-30 km in rurale) e bassi consumi, con infrastruttura gateway gestita dal deployer. 5G NR e la quinta generazione cellulare con range piu breve ma throughput molto superiore.
Cosa significa un margine di 10 dB?
Il margine del link budget rappresenta il "cuscinetto" di potenza disponibile oltre il minimo necessario per il collegamento. Un margine di 10 dB e considerato adeguato per sistemi in produzione come regola empirica ingegneristica [ASSUMED - il valore preciso dipende dai requisiti di disponibilita del sistema]. Margine 0-9 dB indica un link marginale soggetto a interruzioni in condizioni avverse. Margine negativo significa che il collegamento non e praticabile alla distanza specificata.
Come calcolo il consumo medio per la vita della batteria?
Il consumo medio dipende dal duty cycle del dispositivo IoT. Per NB-IoT in modalita PSM (Power Saving Mode) o eDRX, il consumo medio puo scendere a pochi microampere. Per LoRaWAN con trasmissione ogni ora (SF12), la corrente media e tipicamente 1-5 mA. Verificare i datasheet del modulo radio per i valori effettivi in trasmissione, ricezione e sleep. Lo strumento usa un fattore de-rating 0.8 [ASSUMED] per la capacita effettiva della batteria.
I risultati sono accurati per installazioni reali?
La formula FSPL di Friis e esatta per lo spazio libero [VERIFIED] ma non considera attenuazione degli ostacoli (alberi, edifici), multipath, fading e condizioni atmosferiche. I valori preset di sensibilita e potenza sono [ASSUMED] e devono essere verificati contro i datasheet ufficiali dei moduli radio. Per installazioni reali, aggiungere un margine di fade (tipicamente 10-20 dB) alle perdite stimate e condurre misure sul campo.
Come si usa
- Seleziona la tecnologia IoTUsa i preset tecnologici (NB-IoT, LoRaWAN EU, LoRaWAN US, 5G NR) per pre-compilare i parametri tipici, oppure inserisci manualmente frequenza, potenza TX, guadagno antenne e sensibilita del ricevitore. Tutti i valori preset sono [ASSUMED] e devono essere verificati contro le specifiche ufficiali 3GPP o LoRa Alliance.
- Inserisci distanza e parametri RFInserisci la distanza in km tra dispositivo e gateway/base station. La perdita di percorso nello spazio libero (FSPL) e calcolata con la formula di Friis [VERIFIED]: FSPL (dB) = 20 log10(d_km) + 20 log10(f_MHz) + 32.45. Il calcolo avviene nel browser - nessun dato inviato a server.
- Interpreta il margine di collegamentoIl margine RF mostra se il link e chiuso (>= 0 dB) e con quale margine. Margine >= 10 dB e considerato adeguato per sistemi in produzione [ASSUMED - regola empirica ingegneristica]; 0-9 dB e marginale; < 0 dB significa che il collegamento non e praticabile a quella distanza.
- Calcola la vita della batteriaInserisci la capacita della batteria (mAh) e la corrente media di consumo (mA) del dispositivo IoT. Lo strumento calcola la vita stimata in ore e giorni, applicando un fattore di de-rating 0.8 (80% capacita utilizzabile - regola empirica [ASSUMED]).
Esempio pratico: LoRaWAN rurale 15 km
Scenario: sensore di umidita del suolo LoRaWAN-US a 15 km dal gateway. Parametri preset LoRaWAN-US [ASSUMED]:
- Distanza: 15 km | Frequenza: 915 MHz | Potenza TX: +14 dBm
- FSPL = 20 log10(15) + 20 log10(915) + 32.45 = 23.52 + 59.23 + 32.45 = 115.20 dB [VERIFIED]
- Margine = 14 + 2 (TX ant.) + 5 (RX ant.) - 115.20 - (-137) = 42.80 dB
- Risultato: margine 42.8 dB - ADEGUATO. Conferma che LoRaWAN e ideale per applicazioni rurali long-range.
Nota: questo e il caso di test golden dello strumento (toleranza 0.05 dB). Parametri preset [ASSUMED] - verificare con datasheet Semtech SX1276 o specifica LoRa Alliance TS001 prima del deployment.
Glossario RF IoT
- FSPL (Free-Space Path Loss)
- Perdita di potenza del segnale RF nello spazio libero (senza ostacoli). Calcolata con la formula di Friis [VERIFIED]: FSPL (dB) = 20 log10(d_km) + 20 log10(f_MHz) + 32.45.
- Link Budget Margin
- Margine tra la potenza ricevuta e la sensibilita minima del ricevitore. Margine positivo = link chiuso; > 10 dB = adeguato per produzione [ASSUMED regola empirica]; < 0 dB = link non praticabile.
- NB-IoT
- Narrowband IoT (3GPP Release 13+). Tecnologia LPWAN che opera sulle bande LTE degli operatori. MCL 164 dB [ASSUMED], ideale per device in ambienti difficili (basamenti, contatori). Richiede SIM e abbonamento operatore.
- LoRaWAN
- Long Range WAN (LoRa Alliance). Protocollo LPWAN su bande ISM non licenziate: 868 MHz (EU), 915 MHz (US). Sensibilita SF12 fino a -137 dBm [ASSUMED Semtech SX1276]. Range 15-30 km in rurale, consumi ultra-bassi.
- Sensibilita ricevitore (Rx Sensitivity)
- Livello minimo di potenza (in dBm, valore negativo) che il ricevitore e in grado di decodificare correttamente. Dipende dal Spreading Factor (LoRaWAN SF7-SF12), dalla bandwidth e dalla tecnologia del chip. Valori piu negativi = migliore sensibilita.
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