LoRa是一種低功耗、遠距離傳輸?shù)臒o線通信技術(shù),其中組網(wǎng)方式主要有以下兩種:
1.點對點(P2P)組網(wǎng):點對點方式適用于需要設(shè)備之間直接通信的場景,無需基站參與。這種方式下,每個設(shè)備都是獨立的傳輸單元,可以像傳統(tǒng)的無線電臺一樣進行通信。
2.星形網(wǎng)絡(luò)(Star Network)組網(wǎng):星形網(wǎng)絡(luò)方式下,每個節(jié)點和一個中心節(jié)點(通常是一個基站)相連。每個節(jié)點只能與中心節(jié)點通信,中心節(jié)點會收集和處理所有節(jié)點的數(shù)據(jù)。
在實際應(yīng)用中,根據(jù)場景需要和設(shè)備數(shù)量,LoRa的組網(wǎng)方式也會有所不同。例如,在需要大規(guī)模區(qū)域覆蓋的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中,通常采用星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),需要建立基站進行數(shù)據(jù)的收集和處理;而一些小型設(shè)備之間需要進行直接通信的環(huán)境下適合點對點的方式。
【LoRa網(wǎng)關(guān)以及LoRa自組網(wǎng)】以“有人物聯(lián)網(wǎng)”為例
1. LoRa 自組網(wǎng)協(xié)議的理解
(1)LoRa模塊 WH-L101-L-P-H10 濟南有人物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有限公司
采用的LoRa 芯片是 ASR6601國產(chǎn)芯片 ,工作頻段398-525MHz
關(guān)于 ASR6601 與 sx1268 兩款 lora 芯片的對比,參考:ASR6601:國產(chǎn)M4內(nèi)核LoRa SoC芯片替代SX1262/SX1278
注意:這個模組內(nèi)部已經(jīng)集成了相關(guān)電路,外部MCU通過串口指令即可控制該模塊數(shù)據(jù)收發(fā)
(2)LoRa網(wǎng)關(guān)設(shè)置
作用:通過USR私有協(xié)議將網(wǎng)關(guān)和多個LoRa模塊組成一個有序的通訊網(wǎng)絡(luò);網(wǎng)關(guān)自主管理節(jié)點入網(wǎng),設(shè)置LoRa參數(shù),實現(xiàn)LoRa數(shù)據(jù)的接收和下發(fā),然后將數(shù)據(jù)傳至服務(wù)器。
有人的LoRa網(wǎng)關(guān),又叫LoRa集中器,以此為例,介紹:有人 USR-LG220-L 智能LoRa 網(wǎng)關(guān)采用4通道,1個管理通道,3個數(shù)據(jù)通道
LoRa私有協(xié)議自組網(wǎng)
三種模式:節(jié)點主動上報、集中器輪詢喚醒、服務(wù)器主動下發(fā)
通訊流程:
1. 利用PC的網(wǎng)絡(luò)助手,作為server監(jiān)聽網(wǎng)關(guān)上報的數(shù)據(jù)
2. 手機連接網(wǎng)關(guān)的wifi ap,打開網(wǎng)頁,設(shè)置網(wǎng)關(guān)的信息,ID號、信道、節(jié)點、速率等
3. 重啟網(wǎng)關(guān),保存數(shù)據(jù)
4. 利用串口配置,設(shè)置LoRa模塊A的信息,使用串口指令,設(shè)置成功后,在網(wǎng)關(guān)的web端可以看到LoRa模塊A的信息
實現(xiàn):
● PC 通過串口發(fā)指令給 MCU,MCU傳給LoRa模塊
● LoRa模塊通過LoRa協(xié)議,數(shù)據(jù)傳至 LoRa 網(wǎng)關(guān)
● 服務(wù)器監(jiān)聽LoRa網(wǎng)關(guān),因此PC通過串口給LoRa模塊發(fā)的數(shù)據(jù),會被服務(wù)器監(jiān)聽到
● 服務(wù)器給網(wǎng)關(guān)發(fā)的數(shù)據(jù),也會在LoRa 模塊終端體現(xiàn)。
【節(jié)點、網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器通訊】
● 服務(wù)器下發(fā)
服務(wù)器下發(fā):服務(wù)器尋找LoRa網(wǎng)絡(luò)下某個網(wǎng)關(guān)下某個LoRa節(jié)點,需要網(wǎng)關(guān)ID和LoRa節(jié)點ID
如下圖,服務(wù)器發(fā)信息,我要找B節(jié)點
● 集中器上報
告訴服務(wù)器,我是01號網(wǎng)關(guān),我要上報LoRa節(jié)點A的數(shù)據(jù),在報文中包含了 通道、ID號、信號強度、數(shù)據(jù)長度、有效數(shù)據(jù)等信息。
● 節(jié)點與網(wǎng)關(guān)的通訊
節(jié)點向網(wǎng)關(guān)請求入網(wǎng)
節(jié)點向網(wǎng)關(guān)請求校時(有人),節(jié)點主動上報信息
節(jié)點掉線時,節(jié)點多次沒有在規(guī)定時間內(nèi)和網(wǎng)關(guān)通訊,網(wǎng)關(guān)會通知服務(wù)器,節(jié)點掉線了
注意:節(jié)點入網(wǎng)需要滿足,
集中器管理通道與模塊信道一致
集中器管理通道與模塊速率一致
集中器與模塊應(yīng)用 ID 一致
【一些注意事項】
LoRa 數(shù)據(jù)傳輸是半雙工的,同一時刻在同一通道內(nèi)只支持一個設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù),不支持多個從站設(shè)備同時想主站發(fā)送數(shù)據(jù)
單包數(shù)據(jù)發(fā)送間隔不適宜太小,不同的LoRa信道設(shè)置間隔大一些,節(jié)點設(shè)置不同的速率
【專業(yè)名詞】
應(yīng)用ID
速率等級
節(jié)點ID
信道 0-127
Channel 通道:
SNR:網(wǎng)關(guān)接收到節(jié)點數(shù)據(jù)的信噪比,數(shù)值越大表示信號質(zhì)量越好
RSSI:網(wǎng)關(guān)接受到節(jié)點數(shù)據(jù)的靈敏度,絕對值越小表示信號質(zhì)量越好
【LoRa點對點通訊 】
主機發(fā)送“PING”字符給從機,從機接收到來自主機的“PING”會回復(fù)主機一個“PONG”,如果主機沒有收到從機的“PONG”,會進入發(fā)送超時,然后主機重新發(fā)送“PING”,整個流程就是這樣循環(huán)下去