LoRa終端節(jié)點(diǎn)是LoRa網(wǎng)絡(luò)的部分,進(jìn)行感應(yīng)或控制。他們在遠(yuǎn)程電池供電。這些終端節(jié)點(diǎn)使用LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與LoRa網(wǎng)關(guān)(集中器或基站)建立通信。可以頻繁地在FSK和LoRa調(diào)制之間改變模式,LoRa設(shè)備通過簡單的SPI寄存器寫入可以從FSK切換到LoRa(反過來也一樣)。對設(shè)備的性能和可靠性沒有影響。
LoRa設(shè)備按照數(shù)據(jù)手冊規(guī)定的可以配置或重新配置為任意參數(shù)。當(dāng)兩個不同制造商的SX127x模塊不能相互通信,在兩個設(shè)備間檢查由晶振引起的頻率偏移。帶寬(BW)、中心頻率和數(shù)據(jù)速率這些都源自晶振頻率。其次,檢查在兩邊的軟件/固件設(shè)置,確保頻率、帶寬、擴(kuò)頻因子、編碼率和數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)是一致的。
LoRaWAN最多支持96個channel,65536個節(jié)點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量,可以選擇使用8通道或16通道以降低成本。通常網(wǎng)關(guān)端采用SX1301+SX1255實(shí)現(xiàn),網(wǎng)關(guān)端的硬件實(shí)現(xiàn)起來難度會高一些。節(jié)點(diǎn)端的硬件實(shí)現(xiàn)無論LoRa還是LoRaWAN,都只能采用semtch的SX1276/78。但是市面上是有多已經(jīng)做好的節(jié)點(diǎn),有單LoRa的,還有集成LoRaWAN的,開發(fā)者簡單二次開發(fā)即可使用。
一、點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)局限性
LoRa點(diǎn)對點(diǎn)系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)中有少量的應(yīng)用場景,如:使用手持機(jī)“點(diǎn)名”抄能源表計(jì)(電/水/氣/熱表計(jì)),遠(yuǎn)程控制閥門等。當(dāng)然,它的局限性是很明顯的:
1. 沒有避免沖突機(jī)制:沒有LBT(Listen BeforeTalk)機(jī)制,如果2個節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送,無線電信號將受損,導(dǎo)致通信失敗;
2. 接收節(jié)點(diǎn)無法低功耗:接收節(jié)點(diǎn)必須隨時等待發(fā)送節(jié)點(diǎn)的信號,無法休眠;
3. 無法自動組網(wǎng):解決不了避免沖突和低功耗偵聽,組網(wǎng)也就成了空中樓閣。
二、LoRa+mesh可行嗎?
在FSK調(diào)制的微功率射頻時代,mesh是主流方案,表面看,它具備:多跳延伸通信距離,多路徑保證通信鏈路健壯性,避免沖突,低功耗偵聽等優(yōu)點(diǎn);然而,深入研發(fā)的工程師都知道它有以下缺陷:
1. 延時大:當(dāng)一個數(shù)據(jù)包經(jīng)過幾跳傳輸后,實(shí)時性就很難保證;
2. 不可靠:跳躍轉(zhuǎn)發(fā)越多,丟失數(shù)據(jù)包的機(jī)率就越大,尤其是通信鏈路受干擾或信號微弱的情況下;
3. 耗電大:mesh網(wǎng)中負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)能耗很大,最終整體網(wǎng)絡(luò)將陷入癱瘓;
4. 很復(fù)雜:多跳轉(zhuǎn)發(fā)和多徑路由,本身就復(fù)雜,這給開發(fā)和維護(hù)帶來困難。
也正因?yàn)樯鲜鋈毕荩馴igBee一直沒有占據(jù)主導(dǎo)地位;LoRa是從物理層面(調(diào)制技術(shù))實(shí)現(xiàn)了長距離和低功耗,因此它的“基因良好”,天生就可以繞過上述4個坑。除非常特殊的場景(如:軍用或救災(zāi)),一般LoRa是不需要mesh組網(wǎng)的。銳米通信于2年前研發(fā)過一個LoRa+mesh的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),后來團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),應(yīng)用于產(chǎn)品不合適;
三、星型網(wǎng)關(guān)
LoRa因?yàn)殚L距離的優(yōu)勢,使用星型網(wǎng)絡(luò)成為最佳的選擇,它具備很多優(yōu)勢:
1. 延時小:因?yàn)槭菃翁淮涡詡鞑ィ訒r是可控的;
2. 高可靠:那怕鏈路受干擾或信號微弱,借助LoRa抗干擾優(yōu)勢,星型網(wǎng)絡(luò)仍能提供可靠的通信;
3. 能耗低:雙方可以協(xié)商喚醒時刻,空閑時休眠,實(shí)現(xiàn)低功耗;
4. 簡單化:星型網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)拓樸中非常簡單,可以大幅降低開發(fā)和維護(hù)成本。
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