在物联网技术飞速发展的今天,LoRa作为一种低功耗、长距离、成本低且简单高效的无线数字通信技术,正逐渐成为长距离无线射频通信的优选。使用LoRa组网的常用方式:“一主多从”组网,更是为各种物联网应用提供了高效、稳定的通信解决方案。这里所说的“一主多从”组网是指基于星型拓扑结构,由1个主节点(网关)和多个从节点(终端设备)组成,这种配置方式的核心在于实现多个终端节点通过同一个网关进行通信,网关和节点之间通过LoRa这一条看不见的线连接起来,从而提高网络的覆盖范围和通信效率。
主节点与从节点
主节点(网关)需要能够处理多个从节点的数据,根据实际情况,可以增加与云端或其他网络进行通信的能力。所以网关的设计需要选择强大处理能力和稳定通信性能的设备作为主节点。根据实际应用需求,选择适合的终端设备作为从节点,从节点主要进行数据采集并且和网关通过LoRa进行通信等功能,例如,如传感器、控制器等。主从节点(网关和终端设备)都需要需要配备LoRa通信模块,以互相进行无线数据交互。
合理配置参数
为保证网关和节点之间能够互相通信,设置LoRa通信模块的基本设置参数时,需要设定相同的通信频率、扩频因子(SF)、带宽(BW)和编码率(CR)等参数,且根据实际应用场景和通信需求,合理以上参数,以优化通信性能和功耗。
配置主从节点上的LoRa通信模块,设置合适的通信参数,确保模块能够正常工作,主从节点之间能建立简单的无线通信。为方便主节点和从节点之间的互相通信以及主节点对从节点的管理,根据实际需求,可以制定主节点与从节点之间的通信协议,包括数据格式、传输规则、错误处理等。例如:为了主节点能够准确识别和管理各个从节,可以为每个从节点分配唯一的网络地址和标识,并在通信的数据帧中加入该标识;这样,当主节点收到数据时,可以从中分析得出数据的来源节点。
规避通信干扰
在“一对多”的情况下,这种组网可能并不具备或者具备低效率的并发通信,即多个从节点同时上传数据;这时候,就需要考虑如何规避从节点之间的通信互相干扰,防止多个从节点同时向主节点发送数据造成数据丢失的情况。为规避以上情况,主从节点之间的通信可以时轮询机制(一问一答)或者给每个从节点分配和主节点通信的时间时隙。这两种方式各有优劣,需要根据实际需求进行。
轮询机制因采用一问一答的形式,那么就会出现有多少个节点,就需要进行多少次问答,就会造成整个网络的数据实时性较差,但这种操作较为方便操作。时隙方式就大大减少了通信时间,只需进行一次发问,从节点根据自己分配的时隙自动排队上传至主节点,但这种方式需要严格的时间同步,实现起来比较困难。
通过LoRa一主多从组网,农业上可实时监测土壤湿度、气温等信息,实现精准灌溉和施肥。在工业场景中,可实现设备状态监测和远程控制。
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