無(wú)需LoRa網(wǎng)關(guān)自組網(wǎng)模塊實(shí)現(xiàn)方案

　　LoRa作為低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)距離和低功耗二者兼得的要求，使得越來(lái)越多的領(lǐng)域應(yīng)用到LoRa技術(shù)。而面對(duì)網(wǎng)內(nèi)眾多的節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)要求，該如何快速簡(jiǎn)便的實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)?

　　首先我們來(lái)了解下什么是LoRa?

　　LoRa是一種基于擴(kuò)頻技術(shù)的超遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸方案，屬于物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)之一，它的名字來(lái)源于“Long Range”的縮寫，從名字就能看出來(lái)，它的最大特點(diǎn)就是遠(yuǎn)距離傳輸。

　　據(jù)查，擴(kuò)頻通信技術(shù)是在1944年，由好萊塢26歲女影星Hedy Lamarr(號(hào)稱世界上最美麗的女人)發(fā)明的，靈感來(lái)源于音樂(lè)家喬治·安太爾同步演奏鋼琴的原理，這種跳頻技術(shù)可以有效地抗擊干擾和實(shí)現(xiàn)加密。

　　圖 2 CDMA之母—Hedy Lamarr

　　擴(kuò)頻調(diào)制的示意圖如所示，用戶數(shù)據(jù)的原始信號(hào)與擴(kuò)展編碼位流進(jìn)行XOR(異或)運(yùn)算，生成發(fā)送信號(hào)流，這種調(diào)制帶來(lái)的影響是傳輸信號(hào)的帶寬有顯著增加(擴(kuò)展了頻譜)。

　　圖 3 擴(kuò)頻調(diào)制方式示意圖

　　當(dāng)然擴(kuò)頻技術(shù)也不是完美的，它至少有2個(gè)弊端：

• 　　 擴(kuò)展編碼調(diào)制生成更多片的數(shù)據(jù)流導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)率下降;

• 　　 較復(fù)雜的調(diào)制和解調(diào)機(jī)制。

　　2013年8月美國(guó)Semtech(升特)公司向業(yè)界發(fā)布了一種新型的基于1GHz以下的超長(zhǎng)距離低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的芯片，就是我們所說(shuō)的LoRa芯片。

　　SX127X系列LoRa芯片如圖2模塊框圖可知，除擴(kuò)頻調(diào)制方式外，模塊同時(shí)還支持其他多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制方式如FSK/GFSK，且可相互切換，結(jié)合起來(lái)既實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離調(diào)制能力又能使用標(biāo)準(zhǔn)的FSK或OOK調(diào)制技術(shù)。

　　LoRa一經(jīng)推出，就憑借它驚人的靈敏度(-148dBm)、強(qiáng)悍的抗干擾能力、出色的系統(tǒng)容量表現(xiàn)，贏得了廣泛的關(guān)注。

　　圖 1 SX127X原理框圖

　　而面對(duì)LoRa復(fù)雜的調(diào)制解調(diào)機(jī)制，很多工程師確實(shí)無(wú)從下手，為解決用戶調(diào)試底層LoRa協(xié)議棧的困擾，ZLG致遠(yuǎn)電子研發(fā)設(shè)計(jì)了一款工業(yè)級(jí)LoRa組網(wǎng)透?jìng)髂K——LM400T，協(xié)助用戶快速開發(fā)產(chǎn)品，搶占市場(chǎng)先機(jī)。

　　模塊內(nèi)部采用透明傳輸協(xié)議，仿佛在模塊間搭建起無(wú)形的傳輸線。用戶無(wú)需了解復(fù)雜的無(wú)線傳輸協(xié)議，即可快速實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)搭建，最大程度降低了工程安裝成本及施工的復(fù)雜度。

　　LoRa組網(wǎng)透?jìng)髂K除了具備完善的入網(wǎng)、退網(wǎng)、信道劃分、節(jié)點(diǎn)管理和白名單等功能外，將組網(wǎng)過(guò)程簡(jiǎn)化為一鍵操作，讓用戶配置網(wǎng)絡(luò)更加便捷。

　　模塊的自組網(wǎng)功能為一主多從的星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用戶首先將模塊設(shè)置為相應(yīng)的主機(jī)和從機(jī)模塊，并開啟自組網(wǎng)功能，而后用戶只需通過(guò)模塊JOIN管腳和DETECT管腳控制，便可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)模塊快速組網(wǎng)。

　　模塊在自組網(wǎng)模式下，主機(jī)模塊會(huì)自動(dòng)選擇周圍沒(méi)有被使用的物理信道和調(diào)制參數(shù)形成一個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，并能自動(dòng)分配一個(gè)唯一的本地網(wǎng)絡(luò)地址給從機(jī)模塊，從機(jī)模塊使用時(shí)在使能了自組網(wǎng)功能后就不需要進(jìn)行任何的配置操作，從機(jī)模塊在加入網(wǎng)絡(luò)后就能跟主機(jī)進(jìn)行通訊。一個(gè)主機(jī)模塊最多可連接200 個(gè)從機(jī)模塊。

　　圖 2 主機(jī)模塊與從機(jī)模塊組網(wǎng)流程圖

　　而后可通過(guò)命令查詢方式追溯到主機(jī)網(wǎng)內(nèi)存儲(chǔ)的從機(jī)信息，方便管理與通訊，真正意義上擺脫LoRa網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器。

　　下圖是LoRa應(yīng)用整體解決方案，目前LoRa憑借遠(yuǎn)距離、低功耗、抗干擾等優(yōu)點(diǎn)正在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展中大展身手。

　　ZLG致遠(yuǎn)電子LoRa組網(wǎng)透?jìng)髂K不僅內(nèi)嵌自組網(wǎng)透明傳輸協(xié)議、抄表協(xié)議(水表、氣表、熱表)，還針對(duì)LoRa聯(lián)盟集成了CLAA協(xié)議和LoRaWAN協(xié)議。用戶無(wú)需在協(xié)議上花費(fèi)大量時(shí)間，即可直接開發(fā)應(yīng)用，大幅縮短研發(fā)周期。