基于LoRa技术的物联网解决方案

芯在路上基于LoRa的物联网解决方案王志杰2016/3/5跟随芯片发展的脚步追寻产品发展的轨迹探索市场发展的趋势记录工作中的所见所闻所思所想与芯同行芯在路上版权所有，翻版必究目录1简介...............................................................................................................................12NPLink...........................................................................................................................13解决方案平台架构.........................................................................................................24网络服务器（NetworkServer）.....................................................................................35网关（Gateway）..........................................................................................................36节点（Node）...............................................................................................................57测试节点（TestNode）.................................................................................................78开发设计.......................................................................................................................79开源资源.......................................................................................................................910应用案例................................................................................................................9《芯在路上》1简介王志杰2016年03月1/141简介LoRa作为低功耗广域网（LPWAN）的一种长距离通信技术，近些年受到越来越多的关注。随着物联网从近距离到远距离的发展，必将会产生一些新的行业应用和商务模式。思科(Cisco)、IBM、升特(Semtech)及微芯(Microchip)等LoRa联盟成员正在积极推广LoRa技术。ST已与Semtech达成合作，将会推出基于LoRa的参考设计，提供给LoRa开发者更多的产品和设计资源，以帮助开发者进行基于LoRa技术的物联网设计开发在部署LoRa物联网应用时，需要有较强的技术基础，尤其是LoRaWAN协议，设计一个稳定可靠的产品系统，仍有一定的技术门槛。为减少LoRa开发者的基础工作的工作量，加速物联网系统的设计和部署，本文推荐一个基于LoRa极速的物联网平台解决方案。2NPLinkNPLink基于LoRaWAN广域通讯、互联网、大数据处理等多项技术，打造从感知层到应用层两者之间完整的物联网无线通讯解决方案，适用于广域物联网无线通讯平台，具有可网管、远距离、高容量、低功牦、低成本、抗干扰等特性。物联网平台解决方案包括：通讯网络服务器(NetworkServer)、通讯网关(Gateway)、智能尘埃(Mote)、开源的云端SDK开发包、开源的Mote端SDK开发包，以及配套的测试工具＆协议分析软件（Sniffer）。3解决方案平台架构《芯在路上》2/14王志杰2015年10月3解决方案平台架构解决方案系统架构为：云/应用服务器、LoRa网络服务器、LoRa网关、LoRa节点等。如下图所示：《芯在路上》4网络服务器（NetworkServer）王志杰2016年03月3/144网络服务器（NetworkServer）作为一定范围内的设备管理服务器是需要的。一般地，商业化的物联网部署管理的服务器运行Linux系统。也可以通过Gateway直接到云服务器。主要功能介绍：-LoRaWAN™MAC-GW网管及配置-EN配置及OTA-与应用服务器数据交互-基于源数据选择最佳的下游路径-RTCM高精度定位差分数据广播(选购)-调度下行流量主要性能：-GWM接入数量：2000台-EN接入数量：100万5网关（Gateway）LoRa网关（Gateway），或者称之为LoRa基站。5网关（Gateway）《芯在路上》4/14王志杰2015年10月主要特点：-可同时接收同一信道流量-8个channel，每个channel可同时收发多个数据-易于扩展，增加网络容量-可同时解调2MHz的带宽-简单的星形网络、无延迟、无损失-自适应链路速率-同时通讯节点10万指标-回传接入方式：LAN*1个、3G/4G模块1*个（可选）-发射功率：27dBm-链路灵敏度：-157dBm-距离：1.5KM-频率支持:433/470/490/780/868/915MHz-电源：POE-尺寸：250（L）X230（W）X970（H）mm-工作温度范围：-40°C到+85°C网关的部署方式：《芯在路上》6节点（Node）王志杰2016年03月5/146节点（Node）LoRaWAN™模块（LoRaWAN™Module）6节点（Node）《芯在路上》6/14王志杰2015年10月主要特点：-LoRaWAN™Module内置STM32L051C8T6CPU-完整实现LoRaWAN™1.0协议栈-板载STM32L051C8T6CPU-支持LoRaWAN™ClassA、ClassB、ClassC-使用TCXO-168db动态范围RSSI-9.9mA低RX电流，200nA寄存器保持-FSK,GFSK,MSK,GMSK,LoRaTMandOOK调制-频率范围:433/470/490/780/868/915MHz-输出功率：+20dBm（100mW）-电源：2.4~3.6V-灵敏度：-147dBm-距离：1.8km-尺寸：27(L)X23(W)X2.5(H)mm-工作温度范围：-40~+85°C-模块提供SDK开发包《芯在路上》7测试节点（TestNode）王志杰2016年03月7/147测试节点（TestNode）主要特点：-TestNode适用于网络覆盖质量评估-TestNode适用于网络Sniffer-内置0.96寸OLED屏-红色指示灯一个-按键一个-外接端口15pin（RS232SPII2CI/0)-外接USB接口和编程接口-串口支持MAVLINK协议透传-串口支持AT指令集配置工作参数及IO口工作模式-频率:433/470/490/780/868/915MHz-输出功率:+20dBm-电源:5V/200mA-灵敏度:-147dBm-距离:1.5km-尺寸:49(L)X35(W)X12(H)mm-工作温度范围：-40~+85°C8开发设计应用层快速开发8开发设计《芯在路上》8/14王志杰2015年10月NPLink为应用开发者提供了云端及Mote端的开源SDK开发包，物联网应用开发商基于这两个SDK开发包，可快速完成物联网应用开发工作，而无需关心网络层所要解决的问题。感知层快速开发NPLink为感知件的开发提供了LWM模块(LoRaWANModule)，核心MCU采用了意法半导体公司（ST）的基于ARMCortex-M0+内核的超低功耗32位单片机，可以通I2C/SPI/GPIO/ADC/DAC等连接传感器及控制器，结合NPlink提供的Mote端开源SDK开发包，即可快速实现具备NPLink物联网通讯能力的产品。《芯在路上》9开源资源王志杰2016年03月9/14NP-LINKMoteSDKNPLINK-Mote-SDK的整体代码体系结构整体可分为3层，分别为：第1层：硬件层，主要包括外设IO的驱动、STM32L051的驱动库文件、以及通信芯片SX1276/79的驱动。第2层：OSAL及MAC层，实现了OSAL的管理及MAC的核心代码，LoRaMAC以lib的形式提供服务。第3层：应用层，包括了自带的APPtask及用户可自定义的业务逻辑task。9开源资源SDK开发包通过开源的方式发布，当前发布的开源SDK包含以下（SDK不定时更新，敬请关注）：-NPLink-Cloud-SDK云服务端开发包-NPLink-Mote-Ambiq-SDKMote端开发包-NPLink-Mote-STM32-SDKMote端开发包开发者从GitHub上下载SDK：应用案例10应用案例《芯在路上》10/14王志杰2015年10月《芯在路上》10应用案例王志杰2016年03月11/14方案咨询可与我联系，微@信：iwangzhijie10应用案例《芯在路上》12/14王志杰2015年10月免责声明本文来源于网络和本人的一些整理。对于本文中的错误或不当之处，本人不承担任何的责任。对于内容或软件的更改、修正，本人也不承担通知的义务。本人不会对任何原因造成的特殊的、偶然的或间接地损坏负责。对于使用所出现的任何结果或效果，本人不承担任何的责任。本文仅供参考。未经本人同意，不得用于任何的商业目的或用途。版权©2014王志杰Q-Q-4-1-1-2-3-8-8-6-9保留所有权利