NB-IOT/LoRa/Zigbee无线组网方案对比

物联网设备节点组网存在2种组网方式, 无线组网和有线组网。 无线组网我们常见到的有Zigbee,LoRa, NB-IOT等,其中Lora/NB-IOT属于LPWAN技术,LPWAN技术有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少等特点。NB-IoT有个明显的优势是数据采集后可直接上传到云端,不需要通过网关,简化了现场部署。通常要部署一个网关需要考虑位置,周围信号影响,考虑因素较多。现在把这个三个无线组...了解详情

LoRa学习:SX127x芯片数字IO引脚映射

SX1276/7/8的6个DIO通用IO引脚在LoRa模式下均可用。它们的映射关系取决于RegDioMapping1和RegDioMapping2这两个寄存器的配置,如下表从表中可以看出,DIO0最常用,主要是发送/接受/CAD完成的中断产生调制解调器状态指示符RegModemStat中的ModemStatus位显示了LoRa调制解调器的状态,这些位多用于Rx模式下的调试,包括:位0:Signal Detected 表示检测到了一个有效的LoRa前导码位1:Signal Synchronized 表示检测到了前导码的结尾位2:Header Info Valid 当检测到有效报头(既正确CRC的Header),变为高电平中断寄存器汇总:了解详情

LoRA芯片 SX1276/SX1277/SX1278的比较

SX1276/7/8是一种半双工传输的低中频收发器,配备标了标准FSK和远距离扩频Lora调制解调器。该芯片可以用于超长距离的Lora扩频通信,并且抗干扰性强,同时达到低功耗要求。1、芯片关键参数对比可以看出SX1276的带宽范围为 7.8~500kHz ,扩频 因子6~12,并覆盖所有可用频段。 SX1277的带宽和频段方位与SX1276 相同,但扩频因子为6~9。。 SX1278的带宽和扩频...了解详情

LoRa学习:LoRa通信调制解调的实现原理与性能

LoRa学习:LoRa调制解调原理与性能1、LoRa调制解调器原理LoRa调制解调器采用专利扩频调制和前向纠错技术。与传统的FSK、OOK调制技术相比,LoRa扩大了无线通讯链路的覆盖范围(实现了远距离无线传输),提高了链路的鲁棒性。。开发人员可调整扩频因子和纠错率这两个参数,从而平衡通讯时的带宽占用、通信速率、空中包的存活时间、以及抗干扰性等。。LoRa调制解调器在不同参数下的性能示例 (868MHz频段):可以看出,同样带宽和编码率下,扩频因子越大,传播时间越长,则比特率越低,灵敏度也越差,同时对频率参考源稳定性要求越高,这是由于经过扩频实现数据发送的原因。LoRa调制解调器另一个重要特点是具有更强的抗干扰性。对于同信道GMSK干扰信号的抑制能力达到20dB。。凭借这么强的抗干扰性,LoRa调制系统不仅可以用于频谱使用率较高的频段,也可以用与混合通讯网络,一遍在网络中原有的调制方案失败时扩大覆盖范围。。。2、LoRa调制解调器配置SX1278的LoRa调制解调器模块图如下:通过配置寄存器RegOpMode切换LoRa/FSK调制解调器,切换可在睡眠模式下进行(芯片每次工作后默认进入睡眠模式),这样既实现了远距离调制能力,又能使用标准的FSK/OOK调制技术。。。图中还简单显示了发送和接受信息的过程。。发送数据大体为:FIFO提取Payload->组包->编码->调制接受数据大体为:解调->纠错->提取Payload->放入FIFO。其中,LoRa的 Modulater具有独立的双端口数据缓冲FIFO,并且在所有操作模式下,都可以通过SPI访问该FIFO。。了解详情

LoRa学习:LoRa进行跳频扩频通信(FHSS)的原理

FHSS,跳频扩频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum)在同步、且同时的情况下,接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号,对于一个非特定的接受器,FHSS所产生的跳动讯号对它而言,也只算是脉冲噪声。当单个数据包时间可能超过相关法规允许的最大信道停留时间,则会用FHSS技术。。在LoRa中开启跳频模式,是操作RegHopPeriod和FreqHoppingPeri...了解详情

LoRa学习:SX127x寄存器以及FIFO数据缓存使用配置

Sx127x的LoRa调制解调器有三种数字接口:静态配置寄存器、状态寄存器、FIFO数据缓存。1、LoRa配置寄存器MCU通过SPI接口访问和配置寄存器。。Register在任何设备模式(包括睡眠模式下)均可读,但仅在睡眠和待机模式下可写。。在LoRa模式下,TLS(自动顶级定序器)不可用。。LoRa寄存器的内容在切换FSK/OOK模式下是保持的。。。2、状态寄存器状态寄存器在接收机运行过程中提供状态信息。3、FIFO数据缓存3.1 概述FIFO数据缓存是在SX127x的RAM区,共有256Byte。。该FIFO仅能通过LoRa模式访问。。FIFO的数据就是用户数据,既用于接收和发送的Payload。。FIFO只能通过SPI接口访问,其映射关系如下:这些FIFO中的数据保存最后接收操作相关的数据,除了睡眠模式之外,在其他操作模式下FIFO均可读,在切换到新的接收模式时,会自动清除旧内容。3.2 FIFO操作原理FIFO拥有双端口配置,因此可以同时缓存将要发送和接收的数据。。寄存器RegFifoTxBaseAddr内是将要发送信息的起始位置,RegFifoRxBaseAddr内是接收操作在FIFO的起始位置。。RegFifoR/TxBaseAddr默认情况,上电后RegFifoRxBaseAddr初始化为0x00,而RegFifoTxBaseAddr初始化为0x80,以保证各一半的可用内存用在Rx和Tx。。如果想让整个FIFO仅在发送或接收模式下使用,就要把上述两个BaseAddr寄存器都设为0x00。。在睡眠模式下,FIFO会被清空,因此睡眠时无法访问FIFO。。而在其他操作模式,FIFO数据则能够保存,因此也能实现数据重发机制。。。当一组新数据写入已被占用的FIFO空间时,只会覆盖这些数据,而不会清空其他数据。。设为睡眠模式才会清空。。。RegFifoAddrPtr通过SPI读写FIFO的当前数据位置是由地址指针RegFifoAddrPtr定义。。因此在进行读取或写入操作前,必须先将该指针初始化为对应的基地址。。从FIFO缓存(FegFifo)读取或写入数据后,该地址指针RegFifoAddrPtr会自动递增。。。RegRxNbBytes/RegPayloadLength接收到一组数据时,RegRxNbBytes寄存器会定义待写入数据的大小,RegPayloadLength则显示待发送数据大小(所占用的FIFO单元大小)。。在隐式Header模式下,RegRxNbBytes是无效的,因为此时Payload的长度是固定或已知的。。而在显式Header下,接受缓存区的初始空间要与所要接收的包头中携带的数据包长度一致。。RegFifoRxCurrentAddrRegFifoRxCurrentAddr显示最后接收数据包在FIFO中的存储位置,因此通过将****RegFifoAddrPtr指向RegFifoRxCurrentAddr就可以轻松读取出该数据包。。注意:即使CRC无效,接收到的数据也会写入FIFO,这样可以让用户自定义损坏数据的后续操作。另外,接收数据包时,如果数据包大小超过分配给Rx的空间,它会往下覆盖掉FIFO存储的发送数据部分。了解详情

LoRa学习:LoRa数据接受发送流程(FIFO)

1、数据发送流程在发送模式下,仅在需要发送数据包数据的时候才会启动射频、PLL和PA模块,可以减少功耗。。如下图为数据发送流程从上图可以看出,LoRa发送前一直处于待机状态,在初始化Tx模块后,将待发送数据(Payload)写入FIFO,然后切换到发送状态将数据通过LoRa调制成信号发送出去,等到发送完成后,会产生TxDone中断,同时再次切换为待机状态,完成一个发送流程。。需要注意静态配置寄存器只有在睡眠、待机模式才可写...了解详情

LoRa的带宽、频率测试

一、测试目的跳频是抵抗外部干扰和多径衰退的好方法,它将频率分成一个个单独的物理信道。LoRa无线通信也不例外,需要按频率划分信道。LoRa的中心频率和通信带宽都是可以动态设置的,本实验旨在测试带宽与信道划分的关系。二、测试方法如上图所示,用2片iWL881A通过USB转串口连接到PC机上。模块都支持shell命令,可以设置BW(带宽)和Freq(频率)。RX模块接收到数据后,通过UART打印到PC...了解详情

LoRa之信道活动检测工作原理解析

实现原理信道活动检测关键:以尽可能高的的功率效率来检测无线信道上的LoRa前导码。。在CAD模式下,芯片会快速扫描频段,以检测是否有LoRa前导码。。  CAD流程如下在CAD过程中,将会执行以下操作锁定PLLoRa无线接收机从信道获取LoRa前导码符号,相当于执行Rx模式关闭接收机与PLL,开始执行调制解调器数字处理对获取的样本信号与理想的前导码波形进行关联关系计算完成计算后,调制解调器...了解详情

方案 | 经典的LoRa无线节能组网

LoRa无线通信协议的优势是距离远却能做到低功耗、但最大的不足就是传输速率慢、鉴于LoRa的长距离和低速率,数据采集器和iNode无线节点,它们可以组织成星型组网,如果保留的slot过少,需要重新分配slot。一、 典型的LoRa无线网络LoRa(Long Rang)无线通信协议是一种长距离的无线通信技术,它最大的优点是距离远(空旷距离可达15kM),同时低功耗;当然,它也有不足的地方,那就是传输...了解详情

优化嵌入式设备的LoRa射频性能

无论是开发可穿戴设备,还是工业用电池供电设备,最大限度地提高通信范围和稳定性,同时最大限度地降低功耗至关重要。优化射频性能可提高灵活性、并在尺寸、电池寿命和射频性能方面实现更具吸引力的权衡取舍。在优化RF性能之后,产品开发团队可以考虑降低发射功率以延长电池寿命或减小电池容量,进一步缩小产品尺寸,或许能够仅依靠采集到的能量工作,甚至完全去掉电池。图:远程通信(来源:Pxhere.com/CC0链路预算和路径损耗...了解详情

物联网前世今生

来源:IOTdevelopmen物联网应该这样做~物联网行业前景~物联网被称为世界信息产业发展的第三次革命列为国家五大新兴战略性产业之一列入《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》物联网用途广泛,遍及共享单车,智能医疗、智慧农业、新零售、智慧牧场、车联网、智能家居。物联网市场会从7800亿美金增长到1.68万亿市场(2020年),每年增长16.9%所有的物联网职业薪资都是呈上升趋势物联网人才供不应求企业求贤若渴~物联网体系架构~~物联网无线通信技术~高功耗、高速率的广域网传输技术,如2G、3G、4G蜂窝通信技术,这类传输技术适合于GPS导航与定位、视频监控等实时性要求较高的大流量传输应用。低功耗、低速率的广域网传输技术,如Lora、Sigfox、NB-IoT等,这类传输技术适合于远程设备运行状态的数据传输、工业智能设备及终端的数据传输等。高功耗、高速率的近距离传输技术,如WIFI、蓝牙,这类传输技术适合于智能家居、可穿戴设备以及M2M之间的连接及数据传输。低功耗、低速率的近距离传输技术,如ZigBee。这类传输技术适合局域网设备的灵活组网应用,如热点共享等。~Zigbee~ZigBee技术特点:低功耗高可靠性低成本低延时低数据量网络容量大高保密性全球通用性为什么是 ZigBee?在小米智能家庭套装中,除了多功能网关,其他三个产品都是靠内置电池供电的,可以持续使用2 年以上。能达到这么长的续航时间,肯定离不开低功耗的传感器和传输协议~蓝牙~蓝牙技术特点:高数据量兼容性强低功耗低成本蓝牙技术应用领域:蓝牙音箱蓝牙手环蓝牙耳机蓝牙鼠标~RFID~RFID 即Radio FrequencyIDentification也就是我们常说的射频识别技术,也有人称它为电子标签技术,总之这是一种通信技术,这种技术通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无需人工干预,可工作于各种恶劣环境。它是一种非接触式的自动识别技术,RFID 技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作方便快捷。RFID 125KHz 低频LFRFID 13.56MHz 高频HFRFID NFC 高频HFRFID NFC 高频HFRFID 2.4GHz 微波MW指纹识别技术~WiFi~Wi-Fi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术,通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射频频段。连接到无线局域网通常是有密码保护的;但也可是开放的,这样就允许任何在WLAN范围内的设备可以连接上。Wi-Fi是一个无线网络通信技术的品牌,由Wi-Fi联盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。智能插座智能闷锁四轴飞行器智能赛车~LoRa~LoRa:是LPWAN通信技术中的一种,是美国Semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式远距离-10公里以上低功耗-长电池寿命大容量-可接入千量级节点低成本-部署及组网成本低LoRa智慧停车LoRa智能抄表LoRa定位卡片~NB-IOT~NB-IoT:基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。远距离-10公里以上低功耗-长电池寿命大容量-可接入万量级节点低成本-部署及组网成本低国家扶持、运营商推广有一定的资费智能出行智能拉箱~新零售~~共享单车~~智慧医疗~~智慧农业~~智慧牧场~~车联网~~智能家居~~共享单车技术剖析~~智能音响技术剖析~了解详情

唯传技术干货:影响网关容量的关键因素及扩容技术研究(一)

来源:唯传科技1.概述低功率广域网(LPWAN)是无线通信技术发展的新趋势。与传统网络系统不同,这些系统并不专注于为每个设备实现高数据速率。相反,为这些系统定义的关键性能指标是能效,可扩展性和覆盖率。今天的LPWAN通常被视为由终端节点设备(ED)和网关基站(BS)组成的蜂窝网络。 节点(ED)连接到基站(BS)并由其服务,从而在其周围形成星形拓扑网络。 Lora技术就是其中的典型代表。在本文中...了解详情

LoRa学习:LoRa关键参数(扩频因子,编码率,带宽)的设定及解释

学习大纲1、扩频因子(SF2、编码率(CR3、信号带宽(BW4、LoRa信号带宽BW、符号速率Rs和数据速率DR的关系5、 LoRa信号带宽、扩频因子和编码率的设定6、空中速率1、扩频因子(SFLoRa采用多个信息码片来代表有效负载信息的每个位,扩频信息的发送速度称为符号速率(Rs),而码片速率与标称的Rs比值即为扩频因子(SF,SpreadingFactor),表示了每个信息位发送的符号...了解详情

中国部署LoRaWAN最佳频段探讨

LoRaWAN以其明显的优势:大容量、全球统一的标准、免费频段、低成本和灵活性,和WiFi一样,成为“私有物联网”的首要选择(NB-IoT,和GPRS一样,是“公有物联网”的方案)。现在,国内很多企业和高校,掀起建设LoRaWAN的高潮。如何选择“最佳频段”,就是面临的第一个技术因素。为此,我们一起探讨。1 CN490频段分配按《LoRaWANRegional Parameters V1.0》标准...了解详情

LoRaWAN – 101:目前最流行的物联网技术之一!

如果您从事于LPWA低功耗广域物联网行业,你可能已经不止一次听说过LoRaWAN。这是一种远距离无线电频率协议,允许用低功耗的东西连接到互联网的长距离。这在目前解决了物联网生态系统中的一个大问题。LoRaWAN具有长达5年的电池寿命,加上传感器网络的维护成本降低,正在提出各种新的使用案例。简而言之,这就是LoRaWAN所带来的,在这篇文章中,我们将研究核心技术的体系结构,关键特性和正在使用的新兴使...了解详情

LoRa服务器项目概览

前言LoRaWAN 协议定义了系统拓扑,这是我们最常见的系统拓扑图。但当了解到LoRaServerProject时,这套系统拓扑有了更细致的展现,采用 MQTT 来实现 Gateway、NS、AS 的协议处理。深入到这个开源项目中,会体会到 MQTT 给这个系统架构所带来的高效率与灵活性。一、工程总体介绍Lora Server project 是一套开源应用软件,实现从 网关接收到节点数据 一直到 应用程序接收到数据 这一段链路的处理。The Lora Server project is an open-source set of applications that fill the gap between the gateways receiving messages from the nodes to just before the applications receiving the data. It provides mechanisms for managing the gateways on the LoRa network, the applications supported, and the devices associated with the applications.整个工程设计地非常灵活,这样可以用不同方式来使用它。例如 LoRa App Server 组件实现 应用服务器组件,为用户提供一套 Web UI 来访问和修改他们的网关、应用程序和节点,还可以通过 gRPC and JSON REST APIs 编程接口来访问系统。而且,API设计地也很灵活,子系统可以用其他相同接口的软件来替代。The project is designed so that it may be used in a very flexible manner. For example the LoRa App Server component implements the application-server component and offers a Web UI for users to access and modify their gateways, applications and nodes. The system can also be accessed via programmatic interfaces implemented in gRPC and JSON REST APIs. Further, the APIs are designed such that the subsystems may be replaced by other software implementing the same interfaces.二、系统架构LoRa nodesLoRa gateway网关从节点接收数据,实现包的转发。LoRa Gateway BridgeLoRa Gateway Bridge负责处理网关的通讯。将网关转发的UDP协议转化成MQTT上的JSON。它比直接用UDP来传输,有如下优点:调试容易下行数据时只要知道网关的相应MQTT主题,MQTT broker 会找到负责相应网关的LoRa Gateway Bridge。使得网关和NS直接可以使用更安全的连接(使用 MQTT over TLS )未来,不同的bridge版本可以处理不同的网关协议,因此其余设备只需要知道 MQTT格式上的JSON串。LoRa ServerLoRa Server组件能知道激活节点会话,当新节点加网时,它会向AS询问这个节点是否可以加入网络,如果准许的话,应该给这个节点采用何种设置。对于激活节点会话,它对接收到的数据包做去重,并且对日期做校正(避免转发攻击),它转发数据给AS,会询问AS是否有东西要回复。除了管理数据流,也可以通过所谓的MAC命令等来管理节点状态。LoRa Server 使用 gRPC API,以方便你建立自己的AS。LoRa App ServerLoRa App Server组件实现了一套对接 LoRa Server 的应用服务器。它提供了针对各个应用或者各个机构的节点管理,也提供了针对各个机构的网关管理。它还提供了用户管理以及针对不同机构、应用的用户的权限分配。它和应用的通讯是使用 JSON over MQTT,使用裸露的APIs。LoRa App Servers提供了一个WEB界面,用来管理网关和节点,也提供API端点,这样它可以集成到你的自有产品中。LoRa App Servers offers a web-interface that can be used for gateway, node and gateway management, but also offers API endpoints so that it can be integrated with your own products.Application应用则通过订阅MQTT主题来接收节点的数据,也能通过MQTT回传数据。如果需要,它可以用 gRPC or JSON REST api 来和AS进行交互。三、功能特性ISM bands满足 Regional Parameters 1.0 。Devices classes目前支持 LoRaWAN Class-A and Class-CAdaptive data-rate (ADR)Channel re-configuration标准只使用了一部分信道,而这边支持信道重配置。Web-interface提供了Web界面,它提供了针对各个应用或者各个机构的节点管理,也提供了针对各个机构的网关管理。它还提供了用户管理以及针对不同机构、应用的用户的权限分配。它和应用的通讯是使用 JSON over MQTT,使用裸露的APIs。APINS和AS都提供了API来集成到你的产品中。如果需要的话,也可以使用 LoRa Server API 来实现一套自己的节点管理系统,来完全替代掉 LoRa App Server 。Gateway management提供了网关管理功能,这样可以管理你的网关,及他们的GPS位置,以及一些他们的性能追踪。LoRa Server 功能设备类型(Device classes)Class ALoRa Server 全面支持 Class-A 设备。接收到的数据会做去重处理,然后转发给AS。当 接收窗口 打开时,LoRa Server 会向 AS poll 下行数据。通过 polling 这种方式,AS 可以按照 速率相应的最大载荷长度 的相关规定来安排下行数据。Class BTodoClass CLoRa Server 全面支持 Class-C 设备。它会记住上一次的接收参数(每个网关接收到的上行数据情况),因此可以判断出最近的那个网关,从而下发下行数据。下行数据可以调用 NetworkServer.PushDataDown API 来处理。带应答的上下行数据(Confirmed data up / down)带应答的上下行数据都是 LoRa Server 来处理,特别是下行数据, LoRa Server 会一直保存着它的序列号,直到等到节点的应答。终端加网(Node activation)LoRa Server 支持 ABP 和 OTAA 两种加网方式。在 ABP 方式中,AS 提供给 LoRa Server 一个 node-session 。在 OTAA 方式中,LoRa Server 会调用将接收到的 join-request 发给 AS,如果准许的话,它会发送 join-accept 给节点。速率自适应(实验阶段)(Adaptive data-rate (experimental))LoRa Server 支持 速率自适应(ADR)。LoRa Server has support for adaptive data-rate (ADR). In order to activate ADR, The node must have the ADR interval and installation margin configured. The first one contains the number of frames after which to re-calculate the ideal data-rate and TX power of the node, the latter one holds the installation margin of the network (the default recommended value is 5dB). From the node-side it is required that the ADR flag is set for each uplink transmission.Important: ADR is only suitable for static devices, thus devices that do not move!网关管理和统计(Gateway management and stats)Gateways can be created either automatically when LoRa Server receives statistics from the gateways or by using the API. Gateway statistics will be aggregated on the given intervals and are exposed through the api API. See also gateway management.接收窗口(Receive windows)Through OTAA and ABP, it is possible to configure which RX window to use for downlink transmissions. This also includes the parameters like data-rate (for RX2) and the delay to use.释放帧序号(Relax frame-counter)A problem with many ABP devices is that after a power-cycle, the frame-counter of the device is reset. Since this reset is not known by LoRa Server it means that all payloads with a frame-counter smaller or equal than the known counter get rejected. In order to work around this issue it is possible to enable the relax frame-counter mode. Important to know, this compromises security!ISM频段(ISM bands)As different regions have have different regulations regarding the license-free bands, you have to specify the ISM band to operate on when starting LoRa Server. At this moment the following ISM bands have been implemented:AS 923AU 915-928CN 470-510CN 779-787EU 433EU 863-870IN 865-867KR 920-923US 902-928了解详情

LoRa无线sx1278&LoraWan协议剖析

来源:CSD1、整体结构双向传输终端(Class A):Class A 的终端在每次上行后都会紧跟两个短暂的下行接收窗口,以此实现双向传输。传输时隙是由终端在有传输需要时安排,附加一定的随机延时(即ALOHA协议)。这种Class A 操作是最省电的,要求应用在终端上行传输后的很短时间内进行服务器的下行传输。服务器在其他任何时间进行的下行传输都得等终端的下一次上行。划定接收时隙的双向传输终端(C...了解详情