LoRa 通信應(yīng)用基礎(chǔ)知識講解

LoRa通信應(yīng)用基礎(chǔ)知識講解張曉晶北京電子科技職業(yè)學(xué)院2019.10.19目錄01LoRa簡介02LoRa模塊03LoRa通訊協(xié)議1遠(yuǎn)距離無線電（LongRangeRadio）INTERFACE2、低功耗：10-20年電池使用壽命LoRa基站01LoRa是什么ISMBand-（IndustrialScientificMedical），此頻段(2.4~2.4835GHz)主要是開放給工業(yè)，科學(xué)、醫(yī)學(xué)，三個主要機(jī)構(gòu)使用，該頻段是屬于FreeLicense，并沒有所謂使用授權(quán)的限制。LoRa主要在ISM頻段運(yùn)行，主要包括433、868、915MHz等3、低成本：1/5的蜂窩網(wǎng)絡(luò)成本LoRa是LPWAN（low-powerWide-AreaNetwork，低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)）通信技術(shù)的一種。1、長距離傳輸：城鎮(zhèn)可達(dá)2-5Km，郊區(qū)可達(dá)15KmLoRa無線技術(shù)LoRaWAN是LoRa聯(lián)盟（Semtech公司牽頭）制定的圍繞LoRa技術(shù)組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。LoRaWAN是LoRaWideAreaNetwork（LoRa廣域網(wǎng)）的簡稱，是基于LoRa技術(shù)的一種通信協(xié)議，為LoRa遠(yuǎn)距離通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的一套通訊協(xié)議和系統(tǒng)架構(gòu)。它主要包括三個層次的通信實體：LoRa終端、LoRa網(wǎng)關(guān)和LoRa服務(wù)器。01LoRaWAN是什么01LoRa無線技術(shù)LoRaWAN協(xié)議棧中國LoRa470MHz~510MHzLoRa是LoRaWan的一個子集，LoRa僅僅包括物理層定義，LoRaWan還包括了鏈路層。01LoRa無線技術(shù)LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中包含了終端、基站、NS(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器)、應(yīng)用服務(wù)器這四個部分。在終端部分官方列了6個典型應(yīng)用，終端節(jié)點(diǎn)可以同時發(fā)給多個基站?；緞t對NS和終端之間的LoRaWAN協(xié)議數(shù)據(jù)做轉(zhuǎn)發(fā)處理，將LoRaWAN數(shù)據(jù)分別承載在了LoRa射頻傳輸和TCP/IP上。01LoRa無線技術(shù)LoRa拓?fù)浣M網(wǎng)方案應(yīng)用層傳輸層組網(wǎng)層深度覆蓋層LoRa網(wǎng)關(guān)MQTTLoRaLoRa模塊LoRa模塊LoRa模塊LoRa模塊LoRa模塊智能抄表農(nóng)業(yè)氣象環(huán)保監(jiān)控油田監(jiān)測智能交通智能停車一個LoRa網(wǎng)關(guān)可以連接上千上萬個LoRa節(jié)點(diǎn)02LoRa模塊LoRa技術(shù)是指基于CSS（ChirpSpreadSpectrum）的一種擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。專利隸屬于SEMTECH公司，屬于私有協(xié)議。LoRa模塊是使用基于SEMTECH的射頻集成芯片SX127X的射頻模塊，是一款高性能物聯(lián)網(wǎng)無線收發(fā)器。02LoRa模塊LoRa無線模塊主要功能特點(diǎn)支持超遠(yuǎn)距離傳輸，超遠(yuǎn)距離傳輸最高可達(dá)無遮擋15公里，市區(qū)2-5公里支持多種聯(lián)網(wǎng)通訊方式支持點(diǎn)到點(diǎn)通訊、GPIO控制雙向通訊、串口數(shù)據(jù)透傳雙向通訊02LoRa模塊LoRa無線模塊主要功能特點(diǎn)支持LORAWAN協(xié)議支持LORAWAN低功耗廣域網(wǎng)協(xié)議，不同國家LoRa網(wǎng)絡(luò)可互操作請求:LoRa模塊通信協(xié)議HEADCMDNET_ID_HNET_ID_LLORA_ADDRLENDATACHK0123456~(n-1)n1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)n-6字節(jié)1字節(jié)0x55命令編號網(wǎng)絡(luò)ID高字節(jié)網(wǎng)絡(luò)ID低字節(jié)LoRa地址數(shù)據(jù)域長度數(shù)據(jù)域SUMCMD:0x01=讀傳感數(shù)據(jù)響應(yīng):HEADCMDNET_ID_HNET_ID_LLORA_ADDRACKLENDATACHK01234567~(n-1)n1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)n-7字節(jié)1字節(jié)0x55命令編號網(wǎng)絡(luò)ID高字節(jié)網(wǎng)絡(luò)ID低字節(jié)LoRa地址響應(yīng)數(shù)據(jù)域長度數(shù)據(jù)域SUM03LoRa通訊協(xié)議LoRa模塊通信協(xié)議CMD:0x01=讀傳感數(shù)據(jù)03LoRa通訊協(xié)議統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)IDRoLa設(shè)備地址1RoLa設(shè)備地址5RoLa設(shè)備地址3RoLa設(shè)備地址4RoLa設(shè)備地址2智慧停車車位狀態(tài)實時監(jiān)測；信息透明，杜絕城市停車管理混亂智能井蓋實時監(jiān)控城市井蓋位置信息對于井蓋異常丟失、異常開啟、破損等狀態(tài)信息實時傳輸用于數(shù)據(jù)分析和預(yù)警路燈監(jiān)測遠(yuǎn)距離路燈控制、故障、線路監(jiān)測，實現(xiàn)動態(tài)照明，節(jié)能管理智能抄表：LoRa模塊在城市智能抄表中也有著廣泛的應(yīng)用。配電箱中的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，把每家每戶每月的用電量信傳遞給lora模塊，lora模塊再通過網(wǎng)關(guān)，把數(shù)據(jù)傳遞給遠(yuǎn)程控制中心。其中l(wèi)ora模塊低成本的特點(diǎn)可以進(jìn)行大規(guī)模推廣，有利于智慧城市的建設(shè)。LoRa模塊對農(nóng)業(yè)來說，低功耗低成本的傳感器是迫切需要的。溫濕度、二氧化碳、鹽堿度等傳感器的應(yīng)用對于農(nóng)業(yè)提高產(chǎn)量、減少水資源的消耗等有重要的意義，這些傳感器需要定期地上傳數(shù)據(jù)，而且很多偏遠(yuǎn)的農(nóng)場或者耕地并沒有覆蓋蜂窩網(wǎng)絡(luò)，更不用說4G/LTE了，而LoRa十分適用于這樣的場景。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷成熟，其