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[原创] LoRa Basics无线通信技术和应用案例详解

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发表于 2022-8-9 10:37:43 | 显示全部楼层 |阅读模式
什么是LoRa Basics技术
LoRa Basics就是Semtech Corporation基于LoRaWAN协议推出软件构建模块。LoRa Basics提取常用的LoRaWAN®功能,即所有终端设备、网关或基于LoRaWAN解决方案的开发人员都必须实现的功能,并提供一组与规范兼容的、免费的、可提供支持的开源软件套件。该组构建模块代表了基于LoRaWAN的技术实现的最佳实践。这样开发人员就可以专注于开发其解决方案,同时以更低的成本、更快的将应用推向市场。LoRa Basics与LoRa联盟完全兼容,并支持开发人员及企业快速地开发其应用。
LoRa Basics协议简介
在软件架构层面,LoRa Basics与LoRaWAN的传输协议基本一致:


在设备类别划分上,LoRa Basics与LoRaWAN协议有一些区别:
l Class A与LoRaWAN Class A 设备相同:电池供电的传感器开关等;
l Class C与LoRaWAN Class C 设备相同:长供电的灯家电等;
l Class D与LoRaWAN Class B 相似:用于电池供电且具有下行唤醒功能的设备:如门锁、阀门等(采用异步长前导包唤醒模式);
l C could control C/D;A could control C/D; D could control C/D。
LoRa Basics的信道规划,最少需要3个不同的信道(这里的信道指的是不同配置的频点、BW、SF的组合):
l F1:上行信道;
l F2:下行信道;
l F3:唤醒信道;
同时还可以进行信道扩展:
l 多个网关模块可以支持多个F1;
l 根据工作距离和延迟要求不同可以设置多给F2;
l 根据省电或工作距离要求可以设置多个F3;



LoRa Basics支持P2P通信,常见的两种控制模式:
l 通过网关控制(LoRa Basics Station);
l 直接控制并告知网关(Modem与Modem之间通信);
LoRa Basics支持两种控制模式,不过优先建议使用第二种,原因如下:
l 在没有网关的时候,该系统依然可以有效进行;
l 具有更低的延迟特性;
l 对上行的信道占用减小,信道容量也会增加;
l 网关的负载减小;
l 可以扩展F2a和F2b,来应对不同的需求,如更低的延迟或更好的覆盖范围,需要通过调整SF或BW实现;




在LoRa Basics中,还有一种比P2P更快捷高效的方案,那就是组控/群控。通过ACK的时隙进行回复和识别确认目标设备。当设备加入群组时,会被分配时隙号,当设备收到群控命令时,根据时隙号*△t进行延迟,再发送ACK。不同的群组,可以根据需求设定不同的信道组合。不仅仅是节点,网关也可以参与组控。




下图为Class C的设备群控案例,对于Class D设备的组控是一样的,只是需要增加一个长前导。如果一个设备的ACK丢失,网关或者主控设备会通过P2P的方式进行再次确认。



五、LoRa Basics的关联产品
随着社会智能化、信息化的发展,LoRa的现有技术已经无法满足日新月异的技术更新需求,为了解决层出不穷的客户实际需要,LoRa在LoRa Basics的基础上衍生出了两款平台供客户开发使用。
① LoRa Basics 网关平台
LoRa Basics 网关平台是实现LoRa数据包转发器。LoRa 数据包转发器是在基于 LoRa 网关(带或不带 GPS)的主机上运行的程序。它通过安全的IP链路将集中器(上行链路)接收到的RF数据包转发到LoRaWAN网络服务器(LNS)。它还将 LNS(下行链路)通过同一安全 IP 发送的射频数据包传输到一个或多个设备。此外,它可以传输用于网络内时间协调设备的信标信号。这些信标可以在整个网络上以GPS同步传输。
相关开发平台有SX1302芯片平台,我们成都亿佰特提供了基于SX1302开发的E106系列模组:
l 470MHz频段:E106-470G27P2(详细参数,请点击查阅)
l 868MHz频段:E106-868G27P2(详细参数,请点击查阅)
l 915MHz频段:E106-915G27P2(详细参数,请点击查阅)
该系列使用Mini PCI-E标准接口封装,方便用户集成到自家网关设备。



② LoRa Basics 终端节点平台
LoRa Basics调制解调器产品可以基于LoRa的物联网(IoT)设备与Semtech的LoRa云服务进行通信。LoRa Basics调制解调器是一个开源软件库,它利用2.4GHz频段实现全球互操作性。LoRa Basics Modem-E提供与Semtech云服务的开箱即用集成,例如用于定位现场设备的地理位置功能。它使用sub-GHz频段,旨在支持欧盟和美国频率的LoRaWAN区域参数。
相关开发平台有LR1110、LR1120芯片平台,是一个集LoRa+GPS+WiFi2.4GHz通信的LoRa Basics Modems开发平台。GPS定位功能和WiFi定位功能,使得用户可以更好的进行资产管理。


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