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

　　LoRa作為低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù)，實(shí)現了物聯(lián)網(wǎng)遠距離和低功耗二者兼得的要求，使得越來(lái)越多的領(lǐng)域應用到LoRa技術(shù)。而面對網(wǎng)內眾多的節點(diǎn)組網(wǎng)要求，該如何快速簡(jiǎn)便的實(shí)現組網(wǎng)?

　　首先我們來(lái)了解下什么是LoRa?

　　LoRa是一種基于擴頻技術(shù)的超遠距離無(wú)線(xiàn)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(xiě)，從名字就能看出來(lái)，它的最大特點(diǎn)就是遠距離傳輸。

　　據查，擴頻通信技術(shù)是在1944年，由好萊塢26歲女影星Hedy Lamarr(號稱(chēng)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)現加密。

　　圖 2 CDMA之母—Hedy Lamarr

　　擴頻調制的示意圖如所示，用戶(hù)數據的原始信號與擴展編碼位流進(jìn)行XOR(異或)運算，生成發(fā)送信號流，這種調制帶來(lái)的影響是傳輸信號的帶寬有顯著(zhù)增加(擴展了頻譜)。

　　圖 3 擴頻調制方式示意圖

　　當然擴頻技術(shù)也不是完美的，它至少有2個(gè)弊端：

• 　　 擴展編碼調制生成更多片的數據流導致通信數據率下降;

• 　　 較復雜的調制和解調機制。

　　2013年8月美國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(cháng)距離低功耗數據傳輸技術(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，除擴頻調制方式外，模塊同時(shí)還支持其他多個(gè)標準的調制方式如FSK/GFSK，且可相互切換，結合起來(lái)既實(shí)現了遠距離調制能力又能使用標準的FSK或OOK調制技術(shù)。

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

　　圖 1 SX127X原理框圖

　　而面對LoRa復雜的調制解調機制，很多工程師確實(shí)無(wú)從下手，為解決用戶(hù)調試底層LoRa協(xié)議棧的困擾，ZLG致遠電子研發(fā)設計了一款工業(yè)級LoRa組網(wǎng)透傳模塊——LM400T，協(xié)助用戶(hù)快速開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，搶占市場(chǎng)先機。

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

　　LoRa組網(wǎng)透傳模塊除了具備完善的入網(wǎng)、退網(wǎng)、信道劃分、節點(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(hù)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 )拓撲結構，用戶(hù)首先將模塊設置為相應的主機和從機模塊，并開(kāi)啟自組網(wǎng)功能，而后用戶(hù)只需通過(guò)模塊JOIN管腳和DETECT管腳控制，便可實(shí)現網(wǎng)內模塊快速組網(wǎng)。

　　模塊在自組網(wǎng)模式下，主機模塊會(huì )自動(dòng)選擇周?chē)鷽](méi)有被使用的物理信道和調制參數形成一個(gè)獨立的網(wǎng)絡(luò )，并能自動(dòng)分配一個(gè)唯一的本地網(wǎng)絡(luò )地址給從機模塊，從機模塊使用時(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，從機模塊在加入網(wǎng)絡(luò )后就能跟主機進(jìn)行通訊。一個(gè)主機模塊最多可連接200 個(gè)從機模塊。

　　圖 2 主機模塊與從機模塊組網(wǎng)流程圖

　　而后可通過(guò)命令查詢(xún)方式追溯到主機網(wǎng)內存儲的從機信息，方便管理與通訊，真正意義上擺脫LoRa網(wǎng)關(guān)協(xié)調器。

　　下圖是LoRa應用整體解決方案，目前LoRa憑借遠距離、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致遠電子LoRa組網(wǎng)透傳模塊不僅內嵌自組網(wǎng)透明傳輸協(xié)議、抄表協(xié)議(水表、氣表、熱表)，還針對LoRa聯(lián)盟集成了CLAA協(xié)議和LoRaWAN協(xié)議。用戶(hù)無(wú)需在協(xié)議上花費大量時(shí)間，即可直接開(kāi)發(fā)應用，大幅縮短研發(fā)周期。