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无需LoRa网关自组网模块实现方案

  通信广电  

我爱方案网 2018-07-06

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LoRa作为低功耗广域网通信技术,实现了物联网远距离和低功耗二者兼得的要求,使得越来越多的领域应用到LoRa技术。而面对网内众多的节点组网要求,该如何快速简便的实现组网?


首先我们来了解下什么是LoRa?
  
LoRa是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案,属于物联网通信技术之一,它的名字来源于“Long Range”的缩写,从名字就能看出来,它的最大特点就是远距离传输。

据查,扩频通信技术是在1944年,由好莱坞26岁女影星Hedy Lamarr(号称世界上最美丽的女人)发明的,灵感来源于音乐家乔治·安太尔同步演奏钢琴的原理,这种跳频技术可以有效地抗击干扰和实现加密。

扩频调制的示意图如所示,用户数据的原始信号与扩展编码位流进行XOR(异或)运算,生成发送信号流,这种调制带来的影响是传输信号的带宽有显著增加(扩展了频谱)。

图2:扩频调制方式示意图
  
当然扩频技术也不是完美的,它至少有2个弊端:

扩展编码调制生成更多片的数据流导致通信数据率下降; 
较复杂的调制和解调机制。
  
2013年8月美国Semtech(升特)公司向业界发布了一种新型的基于1GHz以下的超长距离低功耗数据传输技术的芯片,就是我们所说的LoRa芯片。

  
SX127X系列LoRa芯片如图2模块框图可知,除扩频调制方式外,模块同时还支持其他多个标准的调制方式如FSK/GFSK,且可相互切换,结合起来既实现了远距离调制能力又能使用标准的FSK或OOK调制技术。
  
LoRa一经推出,就凭借它惊人的灵敏度(-148dBm)、强悍的抗干扰能力、出色的系统容量表现,赢得了广泛的关注。

4:SX127X原理框图
  
而面对LoRa复杂的调制解调机制,很多工程师确实无从下手,为解决用户调试底层LoRa协议栈的困扰,ZLG致远电子研发设计了一款工业级LoRa组网透传模块——LM400T,协助用户快速开发产品,抢占市场先机。

  
模块内部采用透明传输协议,仿佛在模块间搭建起无形的传输线。用户无需了解复杂的无线传输协议,即可快速实现网络搭建,最大程度降低了工程安装成本及施工的复杂度。
  
LoRa组网透传模块除了具备完善的入网、退网、信道划分、节点管理和白名单等功能外,将组网过程简化为一键操作,让用户配置网络更加便捷。
  
模块的自组网功能为一主多从的星形网络拓扑结构,用户首先将模块设置为相应的主机和从机模块,并开启自组网功能,而后用户只需通过模块JOIN管脚和DETECT管脚控制,便可实现网内模块快速组网。
  
模块在自组网模式下,主机模块会自动选择周围没有被使用的物理信道和调制参数形成一个独立的网络,并能自动分配一个唯一的本地网络地址给从机模块,从机模块使用时在使能了自组网功能后就不需要进行任何的配置操作,从机模块在加入网络后就能跟主机进行通讯。一个主机模块最多可连接200 个从机模块。

图6:主机模块与从机模块组网流程图
  
而后可通过命令查询方式追溯到主机网内存储的从机信息,方便管理与通讯,真正意义上摆脱LoRa网关协调器。
  
下图是LoRa应用整体解决方案,目前LoRa凭借远距离、低功耗、抗干扰等优点正在工业互联网的发展中大展身手。

  
ZLG致远电子LoRa组网透传模块不仅内嵌自组网透明传输协议、抄表协议(水表、气表、热表),还针对LoRa联盟集成了CLAA协议和LoRaWAN协议。用户无需在协议上花费大量时间,即可直接开发应用,大幅缩短研发周期。


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