LoRa Basics无线通信技术和应用案例详解

Posted 2022-08-10 成都亿佰特电子科技有限公司

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。目前我们成都亿佰特正在针对LR1110、LR1120芯片平台研发相关模组，敬请关注我司官网或咨询销售人员。