lorawan在嵌入式系统中的实现--节点端(二)--Lora和LoraWan

一 LoRa vs LoRaWan

         刚接触LoRa的时候，并不十分清楚两者的关系，有什么区别。下面简单介绍一下两者的区别

• LoRa contains only the link layer protocol and is perfect to be used in P2P communications between nodes. LoRa modules are a little cheaper that the LoRaWAN ones.

• LoRaWAN includes the network layer too so it is possible to send the information to any Base Station already connected to a Cloud platform. LoRaWAN modules may work in different frequencies by just connecting the right antenna to its socket.

          LoRa是链路层上的协议，也有资料认为，其相当与OSI中的Physical Layer（In the OSI reference stack model, LoRa would be on the Physical Layer.），它是射频通讯技术中的一种，可以实现点对点的通讯。而LoRaWan的位置是在MAC Layer，是应用LoRa通讯技术实现的一种更高级的通讯协议，它将终端设备按星型网络组网，可以实现设备的入网管理，数据加密，速率控制等。

         这点类似2.4G与BLE，ZigBee的关系。

二 使用场合

        Lora本身的特点便是低功耗与长距离。或者说相对于其他无线通讯手段，在同样的功耗下可以有更高的链路预算，抗干扰性更强，传输更远。在20dBm的发射功率下，其电流在120mA左右。接收状态下在12mA。

       在实际应用中应该根据项目的需求，终端数量，功耗，响应速度等多方面考量，来决定使用哪种无线通讯技术--BLE，BT，WiFI，ZigBee，433等等。每种无线技术都有其自己的适用范围，没有绝对的标准，甚至可以在一个产品或项目中采用多种无线通讯技术互为补充。

      就LoRa或LoRaWan来说也有其最优的使用场景，不一定全都要按LoRaWAN协议实现其数据交互。对一些小型项目，终端在一千个以下的，直接使用LoRa点对点通讯，实现简单的私有协议就可以满足需求，还可以减少成本。

     如果对安全性有更高的要求，需要兼容其他LoRaWAN的产品，设备数量在几千到几万个时，单靠LoRa这种简单手段实现起来便有些困难。这时我们就要考虑按照LoRaWAN的协议去设计整个项目。

三 硬件方案介绍

1. LoRa 点对点

这个最为简单，目前网上有大量的stm8+sx1278的模块，通过几条串口命令便可以完成通讯。

2.LoRa实现简单星型网络

小型组网项目可以采用这种低成本的方案。根据节点数量使用1个或多个SX1278作为网关，其他的SX1278作为节点。

网关可以使用树莓派作为底板，在上面通过SPI控制多个SX1278接收。

注意：此种方案并不能实现真正意义上的LoRaWAN。

3.LoRaWAN

最多支持96个channel，65536个节点。实际应用中根据节点数量，可以选择使用8通道或16通道以降低成本。

通常网关端采用SX1301+SX1255实现，网关端的硬件实现起来比上面两个方案难度会高一些。如果项目时间比较紧张或者前期预研，可以使用现有商业网关，把主要精力放在节点和后期应用上。

国内做的比较好的有瑞星恒方，

国外的网关有的可能不支持CN470，CN780频道，购买的时候需要注意。在中国LoRaWAN使用的两个频段是CN779-787和CN 470-510MHz。

下面是几种LoRaWAN的网关：

16channel通道的：

可选加3G/4G模块的 ExpEmb X86LR / MX6LR：

4.节点

节点端的硬件实现无论LoRa还是LoRaWAN，都只能采用semtch的SX1276/78。但是市面上是有多已经做好的节点，有单LoRa的，还有集成LoRaWAN的，开发者简单二次开发即可使用，还有一些开发板，方对于项目的前期验证很有帮助。

用的比较多的节点开发板有以下一些：

ST的

瑞星恒方的：

当自行设计节点时，能否达到标称的输出功率，取决于元器件的质量还有器件参数是否匹配，这部分比较专业。需要硬件和射频工程师与Semtech共同调试。一般来说能到达18dB的输出已经很好了。

下期预告：LoRaWAN节点端的软件调试