ขอแนะนำ LoRa™ !: 19 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:06

LoRa™ = มาตรข้อมูลไร้สายระยะไกลและเกี่ยวข้องกับวิธีการมอดูเลตข้อมูลสเปกตรัมไร้สายแบบ VHF/UHF แบบ 2 ทางที่เพิ่งได้รับการพัฒนาและเครื่องหมายการค้า (™) โดย Semtech ซึ่งเป็นบริษัทอิเล็กทรอนิกส์ข้ามชาติของสหรัฐอเมริกาที่ก่อตั้งมายาวนาน (1960) อ้างอิง [1]=>

เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลัง LoRa™ ได้รับการพัฒนาโดย Cycleo บริษัทฝรั่งเศสที่ Semtech เข้าซื้อกิจการในปี 2555 LoRa™ เป็นกรรมสิทธิ์ แต่ดูเหมือนว่าจะใช้ CSS (Chirp Spread Spectrum) แบบพัลซิ่ง FM "sweeping frequency" ที่ "ง่ายกว่า" DSSS (Direct Sequence SS) หรือ FHSS (ความถี่กระโดด SS)

เว็บไซต์ของ Semtech ระบุว่า "เทคโนโลยี LoRa™ มอบข้อได้เปรียบด้านงบประมาณลิงก์ 20dB เมื่อเทียบกับโซลูชันที่มีอยู่ ซึ่งช่วยขยายขอบเขตการใช้งานได้อย่างมากในขณะที่ใช้กระแสไฟต่ำที่สุดเพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ให้สูงสุด"

ช่วงที่อ้างสิทธิ์โดยทั่วไปคือ x10 ของระบบข้อมูลไร้สาย UHF ทั่วไป ใช่ - เมื่อเทียบกับการตั้งค่าข้อมูลย่านความถี่แคบทั่วไป LoRa™ ให้ระยะ 100 เมตรมากกว่า 10 วินาที หลาย 1,000 เมตรแทนที่จะเป็นเพียง 100 วินาที มายากล !

LoRa™ ค่อนข้างซับซ้อน เนื่องจากใช้ข้อกำหนดและต้องมีการตั้งค่าที่ผู้ใช้ "ปกติ" หลายคนไม่คุ้นเคย อย่างไรก็ตาม พบว่าเป็นไปได้ที่จะตรวจสอบการอ้างสิทธิ์ด้วยการตั้งค่าอย่างง่าย - ที่นี่โดยใช้ไมโคร PICAXE มูลค่า 3 เหรียญสหรัฐที่จับคู่จากสหราชอาณาจักรเป็นตัวควบคุม PICAXE เกือบจะสมบูรณ์แบบสำหรับการทดลองดังกล่าว เนื่องจากได้รับการตั้งโปรแกรมใน BASIC ที่ตีความในระดับสูง และโอเวอร์เฮดของความเร็วในการดำเนินการใด ๆ เกิดขึ้นโดยบังเอิญสำหรับข้อมูล s-l-o-w LORA™ !Refer [2] => www.picaxe.com

ขั้นตอนที่ 1: SX127x. ของ Semtech

ในช่วงไม่กี่สิบปีที่ผ่านมาและได้รับความช่วยเหลือจากการประมวลผลด้วยพีซีราคาถูก โหมดดิจิตอลอัจฉริยะที่หลากหลายได้รับการพัฒนา (โดยเฉพาะอย่างยิ่งโดยวิทยุแฮม) สำหรับความถี่ต่ำ HF (3-30MHz) ที่ทำงานซึ่งแบนด์วิดท์มีค่า (การมอดูเลตสเปกตรัมหิวแบนด์วิดท์มักจะผิดกฎหมายในความถี่ต่ำเหล่านี้) บางโหมดสามารถขยายมหาสมุทรด้วยพลังงานต่ำ (ไม่กี่วัตต์) แต่ช้าและต้องการซอฟต์แวร์พีซีที่ซับซ้อนสำหรับการเข้ารหัส/ถอดรหัส พร้อมด้วยการสื่อสารที่ละเอียดอ่อนมาก ตัวรับสัญญาณและเสาอากาศที่สำคัญ อ้างอิง [3] =>

VHF/UHF SX127x LoRa™ RF IC ของ Semtech จัดเก็บเกือบทุกอย่างไว้ในชิปขนาดเท่านิ้วหัวแม่มืออัจฉริยะ ~ US$4!

* การอัปเดตในช่วงต้นปี 2019: Semtech เพิ่งอัปเกรดซีรีส์ SX127x ด้วยโมดูลที่ใช้ SX126x ใหม่ซึ่งดูคุ้มค่ามาก อ้างถึงความคิดเห็นเพิ่มเติมที่ส่วนท้ายของคำแนะนำ

Semtech สร้าง RF IC ได้หลายรูปแบบ โดย SX1278 เป็นความถี่ UHF ที่ต่ำกว่าและเอียงเพื่อให้เหมาะกับผู้ใช้ย่านความถี่ ISM 433 MHz ความถี่ที่สูงขึ้น ข้อเสนอ 800-900 MHz ดึงดูดการทำงานอย่างมืออาชีพมากขึ้น แม้ว่าความถี่ใกล้ 1GHz เหล่านี้จะลดการเจาะ RF และการดูดกลืนเส้นทางสัญญาณอาจเป็นปัญหา อย่างไรก็ตามความถี่ Sub GHz มีสัญญาณรบกวนต่ำกว่า กำลังส่งที่สูงกว่าตามกฎหมาย และเสาอากาศกำลังขยายสูงที่มีขนาดกะทัดรัดกว่าซึ่งอาจชดเชยสิ่งนี้

เช่นเดียวกับ LoRa™.modulation (ดังภาพ) โมดูลตัวรับส่งสัญญาณ SX127x ยังสามารถผลิต FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK/OOK และแม้แต่สัญญาณเสียง FM (รหัสมอร์ส!) เพื่อให้เหมาะกับระบบเดิม ดูเอกสารข้อมูล Semtech (131 หน้า!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

หมายเหตุ: HOPERF ซึ่งเป็นบริษัทข้อมูลไร้สายของจีนที่ก่อตั้งมาช้านาน นำเสนอโมดูล LoRa™ ที่มีไอซี RF96/97/98 "7 ด้าน" ซึ่งดูคล้ายกับ SX127x ของ Semtech อย่างไรก็ตาม ไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าสิ่งเหล่านี้เป็นเพียงการจัดหา LoRa™ 2 ของเอเชียหรือไม่…

ขั้นตอนที่ 2: ประโยชน์ของการกระจายคลื่นความถี่ LoRa™

ระบบ SS (Spread Spectrum) ไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่ความซับซ้อนของระบบนี้หมายความว่าระบบดังกล่าวมีค่าใช้จ่ายสูงเกินไปสำหรับผู้ใช้จำนวนมาก จนกระทั่งแนวทางไมโครอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่พัฒนาขึ้น เนื่องจากเทคนิค SS นำเสนอการรบกวนที่สำคัญและภูมิคุ้มกันที่จางลง การส่งสัญญาณการรักษาความปลอดภัยและการ "ตรวจไม่พบ" จึงเป็นขอบเขตของกองทัพที่ยาวนาน แม้จะย้อนกลับไปถึงสงครามโลกครั้งที่ 2 ตรวจสอบผลงานที่น่าทึ่งของนักแสดงหญิง Hedy Lamarr ในปี 1940 ! [5] =>

การปรับ Chirp SS ที่เป็นไปได้ของ LoRa™ รวมถึงการได้รับประโยชน์จาก SS อื่นๆ อาจให้ภูมิคุ้มกัน "ความถี่ในการเปลี่ยน" ของ Doppler ด้วยเช่นกัน - อาจมีนัยสำคัญในการใช้งานวิทยุดาวเทียม LEO (Low Earth Orbital) ที่เคลื่อนที่เร็ว See [6] =>

แต่บนโลกนี้ ความสนใจส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการอ้างสิทธิ์ของ Semtech (และโปรโมชันอื่นๆ อีกมากในปี 2014-2015 - IBM และ MicroChip รวมอยู่ด้วย!) อุปกรณ์ LoRa™ สเปกตรัมการแพร่กระจาย UHF ต่ำนั้นเพิ่มช่วงอย่างน้อยหนึ่งลำดับความสำคัญ (x 10) เหนือโมดูลข้อมูล NBFM (Narrow Band FM) แบบดั้งเดิมภายใต้เงื่อนไขและการตั้งค่าที่คล้ายคลึงกัน

การเพิ่มช่วงที่น่าทึ่งนี้ส่วนใหญ่ดูเหมือนจะมาจากความสามารถของ LoRa ในการทำงานที่ต่ำกว่าระดับเสียงรบกวน พื้นฐานของสิ่งนี้อาจเกี่ยวข้องกับสัญญาณรบกวนที่สุ่ม (& ดังนั้นจึงยกเลิกตัวเองในช่วงเวลาหนึ่ง) ในขณะที่สั่งสัญญาณ (ด้วยตัวอย่างหลายตัวจึง "สร้างมันขึ้นมา") อ้างอิงแนวคิดจากภาพเซิร์ฟที่แนบมา !

แม้ว่าเครื่องส่งสัญญาณระดับ mW ที่ใช้พลังงานต่ำมาก "มีกลิ่นของอิเลคตรอนมัน" อาจเป็นไปได้ (& การตั้งค่าที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่อาจมีอายุการเก็บรักษาที่ใกล้ถึงหลายปี) อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของ LoRa™ ก็คืออาจมีการเชื่อมโยงสัญญาณระยะไกลที่อ่อนแอ ด้วยอัตราข้อมูลที่ต่ำมาก (<1kbps) นี่อาจเป็นเรื่องบังเอิญสำหรับการตรวจสอบ IoT (Internet of Things) เป็นครั้งคราวในแอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ การอ่านมิเตอร์ สถานะ & ความปลอดภัย ฯลฯ

ขั้นตอนที่ 3: SIGFOX - คู่แข่ง IoT บนเครือข่าย ?

บางที คู่แข่งไร้สาย LPWA (Low Power Wide Area) IoT ระยะไกลที่ใกล้ที่สุดของ LoRa™ คือ SIGFOX บริษัทฝรั่งเศส [7] =>

อุปกรณ์ของ SigFox นั้นต่างจาก LoRa™ ที่เป็นกรรมสิทธิ์ของ Semtech ตรงที่อุปกรณ์ของ SigFox เป็นโอเพ่นซอร์สที่น่าพึงพอใจ แต่พวกเขาต้องการเครือข่ายการเชื่อมโยงเฉพาะทาง ดังนั้นพวกมันจึงไร้ประโยชน์ เช่นเดียวกับโทรศัพท์มือถือ เมื่ออยู่นอกเครือข่าย SigFox ซึ่งเป็นปัจจัยที่บอกได้โดยเฉพาะในพื้นที่ห่างไกล (หรือสำหรับหลายประเทศที่ยังไม่ได้ให้บริการ!) ค่าบริการอย่างต่อเนื่องหรือความก้าวหน้าทางเทคนิคที่เพิ่มขึ้นอาจกลายเป็นปัญหาได้เช่นกัน - บริการอินเทอร์เน็ตไร้สาย "Ricochet" 900 เมกะเฮิรตซ์ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 ที่โชคร้าย [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28อินเตอร์เน็ต…

อุปกรณ์ SigFox แตกต่างจาก LoRa™ ในการใช้ช่องสัญญาณวิทยุ 100Hz ของ UNB (วงแคบพิเศษ) โดยมีการปรับ BPSK (Binary Phase Shift Keying) ที่ 100bps เครื่องส่งสัญญาณเป็นแบตเตอรี่ที่เป็นมิตร 10-25 mW แต่ในใบอนุญาตฟรีแถบความถี่ 868-902 MHz สถานีฐานบนชั้นดาดฟ้าซึ่งเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตผ่านไฟเบอร์ ฯลฯ มีตัวรับ -142dBm ที่มีความละเอียดอ่อนเป็นพิเศษ ระยะ 10 กม. อาจส่งผลให้ (คล้ายกับ LoRa™) - มีการรายงานการเชื่อมโยงข้อมูลจากเครื่องบินบินสูงและเรือนอกชายฝั่งเมื่ออยู่ใกล้สถานีฐาน SigFox

แต่อนุญาตให้ใช้เฉพาะข้อความขนาด 12 ไบต์ จำกัด 6 ข้อความต่อชั่วโมง ข้อมูลมาถึงในไม่กี่วินาที แต่เครือข่าย SigFox ไม่รองรับการสื่อสารแบบเรียลไทม์ เช่น การอนุมัติบัตรเครดิต และระบบจะเหมาะกับ "ตัวอย่างข้อมูล" ข้อมูลที่ส่งสองสามครั้งต่อวันมากที่สุด โดยทั่วไปแล้วสิ่งเหล่านี้อาจรวมถึงการอ่านมิเตอร์ยูทิลิตี้ระยะไกล การตรวจสอบการไหลและระดับ การติดตามทรัพย์สิน การแจ้งเตือนฉุกเฉิน หรือที่จอดรถ - สิ่งหลังเป็นสินทรัพย์จริง!

เครือข่าย SigFox ค่อนข้างเรียบง่ายและสามารถใช้งานได้โดยมีค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อยเมื่อเทียบกับระบบเซลลูลาร์แบบเดิม สเปนและฝรั่งเศสครอบคลุมสถานีฐานแล้วประมาณ 1,000 สถานี (เทียบกับ 15, 000 สำหรับบริการเซลลูลาร์มาตรฐาน) โดยเบลเยียม เยอรมนี เนเธอร์แลนด์ สหราชอาณาจักร (ผ่าน Arqiva) และรัสเซียจะตามมาในเร็วๆ นี้ การทดลองยังอยู่ระหว่างดำเนินการในซานฟรานซิสโก

อย่างไรก็ตาม Sigfox ไม่ได้สร้างเครือข่ายเหล่านี้โดยตรง แต่ได้ทำสัญญากับบริษัทในท้องถิ่นเพื่อจัดการกับการติดตั้งสถานีฐานและเสาอากาศบนชั้นดาดฟ้าที่ค่อนข้างง่าย. การเปิดตัวสามารถทำได้อย่างรวดเร็วและคุ้มค่า โดยพันธมิตรด้านการติดตั้งในสเปนใช้เงิน 5 ล้านดอลลาร์เพื่อปรับใช้เครือข่ายทั่วประเทศในเวลาเพียง 7 เดือน จากนั้นพันธมิตรในพื้นที่เหล่านี้จะขายต่อบริการ IoT โดยที่ผู้ใช้ปลายทางจะคิดค่าบริการประมาณ 8 เหรียญสหรัฐต่อปีต่ออุปกรณ์

การนำแนวทาง SigFox มาใช้นั้นเป็นเรื่องที่น่าทึ่ง โดยต้นปี 2558 การระดมทุนระดมทุนได้ > 100 ล้านเหรียญสหรัฐ คู่แข่งไร้สาย TI/CC (Texas Instruments/ChipCon) ซึ่งเพิ่งเข้าร่วม SigFox ระบุว่า Lora™ อาจมีจุดอ่อน - ดู [9] =>

การตรวจสอบ SigFox เป็นเรื่องยากที่จะค้นหา แต่ดูข้อมูลเชิงลึกระดับ "ที่สอนได้" [10] =>

อาจเป็นไปได้ว่าทั้งสองวิธีอยู่ร่วมกันในที่สุด เช่นเดียวกับวิทยุ 2 ทาง (= LoRa™) และโทรศัพท์มือถือ (= SigFox) สำหรับการสื่อสารระดับเสียง ในปัจจุบัน (พฤษภาคม 2558) LoRa™ เป็นวิธีสำรวจความเป็นไปได้ไร้สาย IoT ในระยะยาวอย่างแน่นอน อ่านต่อไป!

ขั้นตอนที่ 4: โมดูล LoRa™ ของจีน -1

แม้ว่าจะเป็นสิ่งประดิษฐ์ของสหภาพยุโรป แต่เครื่องยนต์ SX127x LoRa™ ของ Semtech ก็ได้รับความสนใจอย่างมากจากผู้ผลิตในจีน ความสามารถของ LoRa ในการเจาะทะลุ 'สิ่งปลูกสร้างที่ขวางทางในเมืองต่างๆ ในเอเชียที่มีผู้คนพลุกพล่าน ไม่ต้องสงสัยเลยว่าน่าสนใจ

ผู้ผลิตในเซินเจิ้น mega e-city ของจีน (ใกล้ฮ่องกง) มีความกระตือรือร้นเป็นพิเศษ โดยนำเสนอจาก "ผู้ผลิต" เช่น Dorji, Appcon, Ulike, Rion/Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech และ GBan แม้ว่า pinouts ของอินเทอร์เฟซจะแตกต่างกันบ้าง แต่โมดูล "micro moded" จำนวน 2 ตัวจาก Dorji, Appcon, VoRice & NiceRFseem เกือบจะได้รับการออกแบบทางวิศวกรรม

ดังนั้นจึงแนะนำ Googling อย่างกว้างขวางสำหรับผู้ที่หลังจากซื้อจำนวนมาก ตัวอย่าง การจัดส่งฟรี ข้อมูลเชิงลึกทางเทคนิคที่ชัดเจนยิ่งขึ้น เข้าถึงฟีเจอร์/หมุด SX127x ได้ดีขึ้น ควบคุมได้ง่ายขึ้น น้ำหนักเบากว่า บรรจุภัณฑ์ที่ทนทาน (สไตล์ YTech'sE32-TTL-100) เป็นต้น ไลค์ของ EBay, Alibaba หรือ Aliexpress [11]=>

ขั้นตอนที่ 5: โมดูล LoRa™ ของจีน - 2

พึงระวังว่าโมดูลชิปตัวเดียวที่ถูกกว่า (< $US10) ควบคุม SX1278 ผ่าน SPI ที่เชื่อมโยงนาฬิกาที่น่าเบื่อ (Serial Peripheral Interface) แม้ว่าจะมีขนาดใหญ่กว่าและมีราคาแพงกว่า (~US$20) แต่โมดูล LoRa™ แบบชิปสองตัวก็ใช้ MCU (ไมโครคอนโทรลเลอร์) ตัวที่ 2 บนบอร์ดสำหรับการเชื่อมโยง SX1278 และมักจะกำหนดค่าและใช้งานได้ง่ายกว่ามาก ส่วนใหญ่มีการจัดการข้อมูลที่โปร่งใส TTL (Transistor Transistor Logic) ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่เป็นมิตรผ่านหมุด RXD และ TXD แบบธรรมดา โดยปกติแล้ว LED สีแดงและสีน้ำเงินขนาดเล็กจะติดตั้งอยู่บนโมดูล TTL ซึ่งสะดวกสำหรับข้อมูลเชิงลึก TX/RX

หมายเหตุ: ข้อเสนอ 8 พินอาจใช้ระยะห่างพิน 2 มม. มากกว่ามาตรฐาน 2.54 มม. (1/10 นิ้ว) ซึ่งอาจจำกัดการประเมินเขียงหั่นขนมแบบไม่มีบัดกรี

แม้ว่าราคาที่เพิ่มขึ้นเกือบสองเท่าของอุปกรณ์ TTL LoRa™ อาจเป็นเรื่องที่น่ากลัว แต่สกินฟลินท์อาจพิจารณาบอร์ดที่ถูกกว่า (ทั้งสำหรับการซื้อและการจัดส่ง) โดยไม่ต้องใช้ซ็อกเก็ต SMA และเสาอากาศ "เป็ดยาง" ที่เข้าชุดกัน แน่นอนว่ามันจะไม่เป็นมืออาชีพ แต่แส้ธรรมดา ¼ เวฟ (ยาวประมาณ 165 มม.) สามารถทำจากเศษลวดได้ นี้อาจใช้เสาอากาศ "ยางที่รัก" เกินไปโดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าสูง !

โดยรวม (และ - ถอนหายใจ - น่าจะได้รับอิทธิพลอย่างรวดเร็วจากข้อเสนอต่างๆ ที่เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ) ในขณะที่เขียน (กลางเดือนเมษายน 2015) 433 MHz DRF1278DM ของ Dorji ดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการเริ่มต้นใช้งาน LoRa™ อย่างไรก็ตาม การเข้าถึง pinout ที่จำกัดของโมดูลนี้ การปรับระดับ HEX และความต้องการแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น (3.4 -5.5V) อาจเป็นข้อ จำกัด

ขั้นตอนที่ 6: Dorji DRF1278DM

ผู้ผลิตชาวจีน Shenzhen Dorji ขายโมดูล DRF1278DM แบบสั่งการขนาดเล็กเหล่านี้ในราคาประมาณ 20 เหรียญสหรัฐฯ จาก Tindie [12] =>

หมุด 7 ตัวมีระยะห่างจากเขียงหั่นขนมที่เป็นมิตร 2.54 มม. (= 1/10 นิ้ว) จำเป็นต้องใช้แหล่งจ่ายไฟระหว่าง 3.4 - 5.5V โมดูลอิเล็กทรอนิกส์ทำงานที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ - มีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 3.2V ในตัว ความต้องการอุปทานที่สูงขึ้นนี้เป็นเรื่องที่น่ารำคาญในยุค "3V" ในปัจจุบัน แม้ว่าจะเหมาะกับ USB 5V (หรือแม้แต่เซลล์ AA 1.5V ขนาดใหญ่ 3 ก้อน) แต่ก็ป้องกันการใช้เซลล์แบบเหรียญ 3V Li เดียว ฯลฯ ตัวควบคุมอาจข้ามผ่านได้หรือไม่

ขั้นตอนที่ 7: อะแดปเตอร์ USB DAC02

อะแดปเตอร์ USB - TTL ราคาถูก (ในที่นี้ DAC02 ของ Dorji) สามารถใช้สำหรับการกำหนดค่าโมดูลผ่านซอฟต์แวร์พีซี "RF Tools" โมดูลค่อนข้างไม่ได้รับการสนับสนุนทางกลไกเมื่อเสียบเข้าไป อย่างไรก็ตาม การใช้ซ้ำอาจทำให้หมุดเครียด…

อะแด็ปเตอร์ที่คล้ายกันมีอยู่มากมายในราคาที่ต่ำมาก แต่ก่อนใช้งานก่อนอื่น สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพินทำงานบนอแด็ปเตอร์ตรงกับในโมดูลไร้สาย ! หากไม่เป็นเช่นนั้น (ด้วยการแลกเปลี่ยน VCC / GND ทั่วไป) อาจต้องใช้วิธีการนำบิน แม้ว่าจะค่อนข้างน่าเบื่อ แต่ก็ใช้งานได้หลากหลายมากขึ้นตามความเหมาะสม ของโมดูลอื่นๆ (ดูการตั้งค่าตัวรับส่งสัญญาณ HC-12) และแม้แต่โปรแกรมเทอร์มินัลโดยตรงก็แสดงบนพีซี

ขั้นตอนที่ 8: เครื่องมือกำหนดค่า USB + SF, BW และ CR Insights

พร้อมหน้าจอตามแบบฉบับของการกำหนดค่า USB ที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้ "RF Tools" โมดูล Dorji ทำงานนอกกรอบ แต่อย่างน้อยควรมีการปรับเปลี่ยนการตั้งค่าความถี่และพลังงานสำหรับข้อบังคับในท้องถิ่น หลายประเทศจำกัดกำลังส่งสัญญาณ 433 MHz ไว้ที่ 25 mW (~14 dBm) หรือแม้แต่ 10mW (10dBm) ซึ่งเป็นการตั้งค่าพลังงานของ Dorji 5 และ 3 ตามลำดับ

แบนด์ ISM ปลอดลิขสิทธิ์ซึ่งครอบคลุมสไลซ์ ~1.7 MHz ระหว่าง 433.050 - 434.790 MHz ไม่อนุญาตให้ส่งบน 433.000 MHz อย่างแน่นอน !

โชคดีที่การจัดการข้อมูลแบบโปร่งใสนั้นเกิดขึ้นได้ ซึ่งหมายความว่าข้อมูลอนุกรมใดก็ตามที่ป้อนเข้าไป จะถูกดึงออกมาทางทันตกรรมอย่างโปร่งใสหลังจากการส่งข้อมูลแบบ "ออกอากาศ" อย่างไรก็ตาม บัฟเฟอร์ขนาด 256 ไบต์ที่ลือกันว่าดูเหมือน 176 ไบต์ (โอเวอร์เฮด CRC?) การตั้งค่าบางอย่างด้วยเครื่องมือ Dorji นั้นยากต่อการตีความ และการเปลี่ยนแปลง "เป็นลายลักษณ์อักษร" ก็ไม่แสดงว่าได้รับการยอมรับเสมอไปเช่นกัน…

ดาวน์โหลดเครื่องมือกำหนดค่า DRF_Tool_DRF1278D.rar ของ Dorji (อยู่ใกล้คอลัมน์ "ทรัพยากร" ของ RHS ด้านล่าง) ผ่าน => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.htmlตรวจสอบข้อมูลเชิงลึกที่หลากหลาย (โดยเฉพาะ หน้า 9 -10) ลงใน มันคือการใช้งานและอะแดปเตอร์ USB ฯลฯ =>

คำอธิบายของเงื่อนไขการแพร่กระจาย LoRa™: (อัตราข้อมูล N. B. เกี่ยวข้องกับ BW & SF)

BW (แบนด์วิดธ์เป็น kHz): แม้ว่า BW เพียง 10s ของ kHz อาจดึงดูดใจ แต่สิ่งสำคัญคือต้องขอขอบคุณคริสตัลราคาถูก 32 MHz ที่ใช้โดยโมดูล LoRa™ จำนวนมาก (Dorji & HOPERF เป็นต้น) อาจไม่ตรงกับความถี่ทุกประการ การเลื่อนลอยและอายุที่เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิอาจเกิดขึ้นได้เช่นกัน การเลือกแบนด์วิดท์ที่แคบลงอาจป้องกันการซิงโครไนซ์โมดูลเว้นแต่จะมีการปรับคริสตัลและการควบคุมความร้อนที่น่าเบื่อ แม้ว่าผู้ผลิตโมดูล LoRa™ ของจีนอย่าง Dorji จะแนะนำ BW ขั้นต่ำที่ 125 kHz แต่สำหรับวัตถุประสงค์ส่วนใหญ่ BW ที่แคบกว่าที่ 62.5 kHz ก็ถือว่าใช้ได้ อ้างถึงคอลัมน์ตารางแรเงาที่แสดงในขั้นตอนที่ 10

SF (สเปรดดิงแฟกเตอร์ “ชิพ” เป็นล็อกฐาน-2): ในระบบ SS แต่ละบิตในลำดับไบนารีสุ่มหลอกเรียกว่า "ชิพ" การเพิ่มจาก 7 (2^7 = 128 ชิปพัลส์ต่อสัญลักษณ์) จนถึงขีด จำกัด 12 ช่วยเพิ่มความไว 3dB ในแต่ละขั้นตอน แต่ประมาณ ลดอัตราข้อมูลลงครึ่งหนึ่ง แม้ว่าค่า SF ที่ 11 (2^11 = 2048) จะมีความไวมากกว่า SF7 ถึง 12dB แต่อัตราการส่งข้อมูลจะลดลง (ที่ 62.5 kHz BW) จาก ~2700 bps เหลือเพียง 268 bps เครื่องส่งสัญญาณอัตราข้อมูลที่ช้าจะอยู่ได้นานขึ้นเช่นกัน ดังนั้นจึงอาจใช้พลังงานโดยรวมมากกว่าเครื่องส่งสัญญาณที่ส่งข้อมูลได้เร็วกว่า

อย่างไรก็ตาม อัตราข้อมูลที่ต่ำมากอาจยอมรับได้สำหรับการตรวจสอบ IoT (Internet of Things) เป็นครั้งคราว (& การสิ้นเปลืองพลังงานแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ) ในขณะที่การเพิ่มช่วง x 4 อาจคุ้มค่าอย่างยิ่ง!

CR (อัตราการเข้ารหัสข้อผิดพลาด): การทดสอบเริ่มต้นของสหราชอาณาจักรใช้ CR ที่ 4/5 (นี่แสดงว่าทุกๆ 4 บิตที่มีประโยชน์จะถูกเข้ารหัสโดย 5 บิตการส่ง) การเพิ่ม CR เป็น 4/8 จะทำให้เวลาในการส่งยาวขึ้น ~27% แต่ปรับปรุงการรับสัญญาณได้ 1 ถึง 1.5dBm ซึ่งแสดงถึงการปรับปรุงช่วงที่อาจเกิดขึ้นได้ประมาณ 12 ถึง 18% การปรับแต่ง CR นี้อาจไม่ให้ช่วงที่เป็นประโยชน์เท่ากับการเพิ่ม SF

การทดลองในนิวซีแลนด์ส่วนใหญ่อยู่ที่ 434,000 MHz, ข้อมูลอนุกรม 2400 bps, SF7, 62.5kHz BW และ CR 4/5

ขั้นตอนที่ 9: การกำหนดค่า DRF1278DM โดยตรง

นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดค่า DRF1278DM จากไมโครคอนโทรลเลอร์ภายนอก แม้กระทั่ง PICAXE-08 8 พินที่ต่ำต้อย แม้ว่าจะเกี่ยวข้องกับการเข้ารหัสฐาน 16 HEX ที่คลุมเครือ แต่สิ่งนี้ช่วยให้สามารถปรับเปลี่ยนได้ทั้งแบบออนบอร์ดและแบบทันที แทนที่จะถอดโมดูลอย่างต่อเนื่องและการกำหนดค่าอะแดปเตอร์ USB ดูรายละเอียด หน้า 7-8 ที่ Dorji ไฟล์ PDF. [13] =>

แม้ว่าจะมีคุณสมบัติการนอนหลับที่หลากหลาย แต่อาจได้รับข้อมูลเชิงลึกในการปรับแต่งระดับ HEX ผ่านแผ่นข้อมูล APC-340 ที่ใกล้เคียงกันของ Appcon [14] =>

ขอบคุณเพื่อน Kiwi Andrew "Brightspark" HORNBLOW พร้อมส่วนโค้ด PICAXE-08M2 เพื่อปรับกำลัง DRF1278DM TX ให้กลายเป็นทางลาดของสัญญาณรบกวนการส่งสัญญาณ (เพื่อให้เข้าใจช่วง/กำลังไฟฟ้าได้ง่ายขึ้น สิ่งเหล่านี้สามารถเชื่อมโยงกับโทนเสียงที่สร้างโดย PICAXE ปลายทางของเครื่องรับด้วย) อย่างไรก็ตาม โปรดทราบว่า TX ระดับ 6 และ 7 เกินค่าเผื่อ NZ/ออสเตรเลียที่ 25mW (~14dBm หรือการตั้งค่า 5) ข้อมูลเชิงลึกของ Andrew เกิดขึ้นจากการตรวจสอบ / คัดลอกและวางข้อมูลอนุกรมฐานสิบหกดิบจาก terminal.exe (เครื่องมือทางวิศวกรรมที่ยอดเยี่ยม [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) ขณะดูซีเรียล การสื่อสารข้อมูลไปและกลับจากโมดูลเมื่อระดับพลังงาน RF เปลี่ยนไป

ขั้นตอนระดับพลังงาน Dorji = ไบต์ที่ 4 จากจุดสิ้นสุด RH ($01, $02 เป็นต้น) บวกกับ CS byte ต่อไปนี้ (CheckSum $AB, $AC ฯลฯ) เพียงแค่ต้องปรับแต่ง ตัวอย่างประโยคโค้ด PICAXE เพื่อปรับระดับพลังงานได้ทันทีมีดังนี้:

รอ2

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $01, $AB, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $02, $AC, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $03, $AD, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $04, $AE, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $05, $AF, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $06, $B0, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $07, $B1, $0D, $0A)

รอ2

ขั้นตอนที่ 10: การประเมินประสิทธิภาพ & ผลลัพธ์

โมดูลข้อมูล RFM98 ที่ใช้ PICAXE 28X2 ขับเคลื่อนด้วย HOPERF 434 MHz Semtech LoRa™ ถูกนำมาใช้ในการทดลองที่ดำเนินการผ่านลิงก์ 750 ม. ในสภาพแวดล้อมในเมืองทั่วไปของสหราชอาณาจักร เสาอากาศส่งสัญญาณถูกยกสูงขึ้น ~2½ ม. บนเสาเตี้ย โดยที่ตัวรับสัญญาณอยู่บนเสาสั้น ~1½ ม. – ทั้งสองอยู่เหนือพื้นดิน ด้วยช่วงสภาพแวดล้อมในเมืองที่หนาแน่น 750m ที่ได้รับการยืนยันที่ 10mW TX ของสหราชอาณาจักร (โดยใช้ 500kHz BW และให้ ~ 22kbps) จากนั้นที่ 10.4kHz BW (หรือ 455 bps) ระยะทาง 6 กม. ดูเป็นไปได้ด้วยพลังงานย่อย mW!

ยืนยันการทดสอบภาคสนาม (ด้วยการตั้งค่า SF7 & เฉพาะ BW 62.5 kHz) ทำในเวลลิงตัน (นิวซีแลนด์) ด้วยแบตเตอรี่ AA 3 ก้อนที่ขับเคลื่อนด้วย PICAXE-08M ขับเคลื่อนโมดูล Dorji DRF1278DM และเสาอากาศที่คล้ายกัน แต่ที่ "สีพอง" ของ Aus/NZ สูงกว่า 25mW (14dBm)) พลัง TX การเชื่อมโยงสัญญาณย่านชานเมืองอาจได้รับความช่วยเหลือจากสภาพแวดล้อมที่เปิดกว้างมากขึ้นและอาคารไม้ ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นระยะทางกว่า 3 - 10 กม. (เนื่องจาก 6dB เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของช่วง LoS จากนั้นพลังงานพิเศษ 4dB ~ x 1½ และด้วยเหตุนี้ช่วงอาจดีขึ้นกว่าสหราชอาณาจักรโดยนัย >1½ เท่า)

ขั้นตอนที่ 11: เค้าโครงเขียงหั่นขนม

เลย์เอาต์แบบเขียงหั่นขนม (ใช้ก่อนหน้านี้สำหรับโมดูล GFSK "7020" ของ Dorji) เหมาะสมกับการสลับไปยังอุปกรณ์ LoRa อย่างง่าย การมอดูเลต GFSK (Gaussian Freq. Shift Keying) ได้รับการพิจารณาก่อนหน้านี้ว่าเป็นแนวทาง 433 MHz ที่ดีที่สุด ดังนั้นจึงเป็นประโยชน์ในการเปรียบเทียบผลลัพธ์ของข้อเสนอ "7020" กับโมดูล LoRa ใหม่

ขั้นตอนที่ 12: แผนผัง PICAXE

ทั้ง RX & TX ใช้เลย์เอาต์ที่ใกล้เคียงกัน แม้ว่าโค้ดจะแตกต่างกันบ้างก็ตาม แม้ว่า PICAXE จะน่าดึงดูดและทำได้โดยธรรมชาติ แต่ก็ไม่มีความพยายามใดๆ ในขั้นตอนนี้เพื่อเข้าสู่โหมดสลีปประหยัดพลังงาน การดึงกระแสไฟจากแบตเตอรี่ xAA 3 ก้อนคือ ~15mA ชีพจรไปที่ ~50mA เมื่อส่งสัญญาณ

ขั้นตอนที่ 13: รหัสเครื่องส่งสัญญาณ PICAXE

โดยธรรมชาติแล้ว รหัสนี้สามารถปรับปรุงและแก้ไขได้อย่างกว้างขวาง อาจมีความล่าช้าและคำนำในการตัดสิน ปัจจุบันเป็นเพียงการคายตัวเลข 0-100 ที่ก้าวหน้าออกไป เนื่องจากการทดลองนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบการอ้างสิทธิ์ช่วงที่เชื่อถือได้เท่านั้น จึงไม่มีการพยายาม (ด้วยเครื่องส่งหรือเครื่องรับ) เพื่อเปิดใช้งานโหมดประหยัดพลังงาน

ขั้นตอนที่ 14: รหัสตัวรับ PICAXE & จอแสดงผล

นี่คือรหัสตัวรับ PICAXE ที่เกี่ยวข้อง โดยมีค่าตัวเลขที่แสดงผ่านเทอร์มินัล "F8" ในตัวของตัวแก้ไข ความงามของการนับอย่างง่ายคือการที่ลำดับสามารถสแกนด้วยสายตาได้อย่างรวดเร็ว & หายไป หรือเห็นค่าแอ่งน้ำได้อย่างรวดเร็ว

ขั้นตอนที่ 15: LoRa™RF Tuneup Aids ที่เป็นมิตรต่อผู้ใช้?

เนื่องจากการตั้งค่าโมดูล LoRa™ อาจเข้าใจและยืนยันได้ยาก จึงพบว่ามีความเป็นไปได้ที่จะใช้โมดูลตัวรับสัญญาณ ASK 433 MHz ที่มีราคาถูก (และค่อนข้างบรอดแบนด์) เป็นตัวช่วยในการปรับแต่งอย่างง่าย

Jaycar สาขา NZ/Aus ขอเสนอโมดูล ZW3102 ที่สามารถชักชวนให้เข้าสู่ "หน้าที่การดมกลิ่น" เพื่อให้เหมาะกับการตรวจสอบสัญญาณเสียง เมื่ออยู่ใกล้ (< 5 เมตร) ถึงการส่งสัญญาณ LoRa™ สัญญาณขาออกจะได้ยินทันทีว่าเป็น "รอยขีดข่วน" ในขณะที่ความสว่างของ LED ที่ต่ออยู่สัมพันธ์กับ RSSI (การบ่งชี้ความแรงของสัญญาณที่รับ)

โมดูลที่คล้ายกัน (และถูกกว่า) ที่สร้างโดย Dorji มีอยู่ใน Instructable [16] =>

ขั้นตอนที่ 16: การทดสอบภาคสนาม - เวลลิงตัน นิวซีแลนด์

การตั้งค่าชายหาดนี้แสดงการทดสอบก่อนหน้านี้ด้วยโมดูล "7020" GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) ของ Dorji ระยะสูงสุดนั้นอยู่ที่ ~1 กม. ในสภาพเช่นนี้ และที่ดีที่สุดคือ ~ 300 เมตรผ่าน ' พืชพรรณเบา ๆ และอาคารกรอบไม้ในท้องที่ ทางเชื่อมข้ามท่าเรือจะพบได้ก็ต่อเมื่อเครื่องส่งสัญญาณถูกยกระดับอย่างมีนัยสำคัญประมาณ 100 ม. ที่จุดชมรังนกอินทรีย์บนเนินเขาด้านหลัง

ในทางตรงกันข้าม โมดูล LoRa ของ Dorji ที่กำลังไฟ 25mW เท่ากัน "ท่วม" ย่านชานเมือง โดยการตรวจจับการส่งสัญญาณแบบสูง (~2.4m) ได้อย่างน่าเชื่อถือเมื่อเข้าใกล้ ~3km, 6km ที่แหลม "จุดหวาน" และแม้แต่พื้นผิว LOS 10km ข้ามท่าเรือ แผนกต้อนรับหยุดเมื่ออยู่ในอ่าวหลังแหลมหิน (มองเห็นได้ในพื้นหลัง) การตั้งค่า LoRa คือ BW 62.5kHz, SR 7, CR 4/5 และ 25mW (14dBm) TX power ลงในเสาอากาศแนวตั้งรอบทิศทางแบบคลื่น ¼ คลื่น

ขั้นตอนที่ 17: สหราชอาณาจักร LoRa กับ FSK - การทดสอบ LoS (แนวสายตา) 40 กม.

ขอบคุณ Stuart Robinson จากคาร์ดิฟฟ์ (แฮมวิทยุ GW7HPW) FSK (Frequency shift keying) กับการทดสอบเปรียบเทียบ LoRa™ ได้ดำเนินการในระยะทาง 40 กม. ยกระดับผ่าน Bristol Channel ของสหราชอาณาจักร อ้างอิงรูปภาพ

ภูมิภาคนี้ค่อนข้างเป็นประวัติศาสตร์ที่ไร้ร่องรอย เช่นเดียวกับในปี 1897 Marconi ได้ทำการทดสอบ "ระยะไกล" เป็นครั้งแรก (6 - 9 กม. โดยใช้เครื่องส่งสัญญาณประกายไฟที่หิวโหย!) ในบริเวณใกล้เคียง [17] =>

ผลลัพธ์ของ Stuart บ่งบอกด้วยตัวของมันเอง - การเชื่อมโยงข้อมูล LoRa™ เป็นไปได้อย่างน่าอัศจรรย์ในปี 2014 โดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อยสำหรับโมดูล Hope RFM22BFSK ที่เขาเคารพนับถือก่อนหน้านี้!

RFM22B ที่ควบคุมโดย PICAXE-40X2 นั้นยังคงโคจรอยู่ในราคา $50sat ที่ได้รับความนิยม โดยสามารถตรวจจับสัญญาณภาคพื้นดินที่อ่อนแอได้เมื่อเคลื่อนผ่านใน LEO (Low Earth Orbital) หลายกิโลเมตรเหนือ (โมดูล LoRa™ ไม่พร้อมใช้งาน ณ เวลาเปิดตัว 2013) [18] =>)

ขั้นตอนที่ 18: การทดสอบภูมิภาคอื่นๆ

ลิงก์ที่ประสบความสำเร็จสร้างระยะทางกว่า 22 กม. LoS (แนวสายตา) ในสเปนและอีกหลายกิโลเมตรในเมืองฮังการี

ตรวจสอบโปรโมชั่น Libelium ที่แสดงประโยชน์ของเทคโนโลยี ~900MHz[19] =>https://www.libelium.com/extreme-range-wireless-sen…

ขั้นตอนที่ 19: ตัวรับ LoRa & ลิงค์

การทดสอบ UK HAB (High Altitude Ballooning) ให้การครอบคลุม LoRa™ 2 ทางที่ 240 กม. การลดอัตราการส่งข้อมูลจาก 1000bps เป็น 100bps จะช่วยให้ครอบคลุมไปถึงขอบฟ้าวิทยุ ซึ่งอาจอยู่ที่ 600 กม. ที่ระดับความสูงที่ทะยานขึ้นโดยทั่วไป 6,000-8000 ม. ของบอลลูนเหล่านี้ การติดตามบอลลูนสามารถทำได้ผ่าน GPS บนเครื่องบิน - ตรวจสอบเอกสาร HAB & LoRa™ อย่างละเอียดที่ [20] =>

เครื่องรับ LoRa สำหรับทั้ง HAB และงานดาวเทียม LEO ในอนาคตอยู่ระหว่างการพัฒนา - รายละเอียดติดตาม

สรุป: LoRa™ กำลังก่อตัวเป็นเทคโนโลยีที่ก่อกวน โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันเครือข่ายไร้สาย IoT (Internet of Things) ที่กำลังเกิดขึ้นใหม่และไฮเปอร์มาก รับข่าวสารผ่านเว็บไซต์ LoRa Alliance [21] =>

ข้อจำกัดความรับผิดชอบ & ความชื่นชม: บัญชีนี้มีจุดประสงค์หลักเพื่อเป็นการตรวจสอบและรวบรวม -สิ่งที่ดูเหมือน- เกมที่เปลี่ยนเทคโนโลยีข้อมูลไร้สาย UHF แม้ว่าจะยินดีรับตัวอย่างฟรี (!) แต่ฉันไม่มีลิงก์ทางการค้ากับผู้ผลิต LoRa™ ที่กล่าวถึง อย่าลังเลที่จะ "คัดลอกไปทางซ้าย" เอกสารนี้ - โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานเพื่อการศึกษา - แต่เครดิตของไซต์นั้นชื่นชมตามธรรมชาติ

หมายเหตุ: รูปภาพบางภาพมีแหล่งที่มาจากเว็บ ซึ่ง (หากไม่ได้อ้างอิง) เครดิตชื่นชมจะขยายออกไปในที่นี้

สแตน. SWAN => [email protected] เวลลิงตัน นิวซีแลนด์ (ZL2APS -ตั้งแต่ปี 1967)

ลิงค์: (ณ วันที่ 15 พฤษภาคม 2558)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]