無需LoRa網關自組網模塊實現方案

　　LoRa作為低功耗廣域網通信技術，實現了物聯網遠距離和低功耗二者兼得的要求，使得越來越多的領域應用到LoRa技術。而面對網內眾多的節點組網要求，該如何快速簡便的實現組網?

　　首先我們來了解下什么是LoRa?

　　LoRa是一種基于擴頻技術的超遠距離無線傳輸方案，屬于物聯網通信技術之一，它的名字來源于“Long Range”的縮寫，從名字就能看出來，它的最大特點就是遠距離傳輸。

　　據查，擴頻通信技術是在1944年，由好萊塢26歲女影星Hedy Lamarr(號稱世界上最美麗的女人)發明的，靈感來源于音樂家喬治·安太爾同步演奏鋼琴的原理，這種跳頻技術可以有效地抗擊干擾和實現加密。

　　圖 2 CDMA之母—Hedy Lamarr

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

　　圖 3 擴頻調制方式示意圖

　　當然擴頻技術也不是完美的，它至少有2個弊端：

• 　　 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)公司向業界發布了一種新型的基于1GHz以下的超長距離低功耗數據傳輸技術的芯片，就是我們所說的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，模塊同時還支持其他多個標準的調制方式如FSK/GFSK，且可相互切換，結合起來既實現了遠距離調制能力又能使用標準的FSK或OOK調制技術。

　　LoRa一經推出，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，贏得了廣泛的關注。

　　圖 1 SX127X原理框圖

　　而面對LoRa復雜的調制解調機制，很多工程師確實無從下手，為解決用戶調試底層LoRa協議棧的困擾，ZLG致遠電子研發設計了一款工業級LoRa組網透傳模塊——LM400T，協助用戶快速開發產品，搶占市場先機。

　　模塊內部采用透明傳輸協議，仿佛在模塊間搭建起無形的傳輸線。用戶無需了解復雜的無線傳輸協議，即可快速實現網絡搭建，最大程度降低了工程安裝成本及施工的復雜度。

　　LoRa組網透傳模塊除了具備完善的入網、退網、信道劃分、節點管理和白名單等功能外，將組網過程簡化為一鍵操作，讓用戶配置網絡更加便捷。

　　模塊的自組網功能為一主多從的星形網絡拓撲結構，用戶首先將模塊設置為相應的主機和從機模塊，并開啟自組網功能，而后用戶只需通過模塊JOIN管腳和DETECT管腳控制，便可實現網內模塊快速組網。

　　模塊在自組網模式下，主機模塊會自動選擇周圍沒有被使用的物理信道和調制參數形成一個獨立的網絡，并能自動分配一個唯一的本地網絡地址給從機模塊，從機模塊使用時在使能了自組網功能后就不需要進行任何的配置操作，從機模塊在加入網絡后就能跟主機進行通訊。一個主機模塊最多可連接200 個從機模塊。

　　圖 2 主機模塊與從機模塊組網流程圖

　　而后可通過命令查詢方式追溯到主機網內存儲的從機信息，方便管理與通訊，真正意義上擺脫LoRa網關協調器。

　　下圖是LoRa應用整體解決方案，目前LoRa憑借遠距離、低功耗、抗干擾等優點正在工業互聯網的發展中大展身手。

　　ZLG致遠電子LoRa組網透傳模塊不僅內嵌自組網透明傳輸協議、抄表協議(水表、氣表、熱表)，還針對LoRa聯盟集成了CLAA協議和LoRaWAN協議。用戶無需在協議上花費大量時間，即可直接開發應用，大幅縮短研發周期。