在物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，Wi-Fi和LoRa作為近距離和超遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，均有其各自的典型應(yīng)用場(chǎng)景，在各自應(yīng)用領(lǐng)域都取得了卓越的成就。Wi-Fi和LoRa技術(shù)各具優(yōu)勢(shì)，在很多場(chǎng)景需求中，如果將兩者結(jié)合，一方面可以發(fā)揮LoRa遠(yuǎn)距，低功耗的優(yōu)點(diǎn)，另一方面利用Wi-Fi的高速率，生態(tài)廣的特點(diǎn)，相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，可以在更廣泛的應(yīng)用中發(fā)揮作用。實(shí)現(xiàn)更便捷、智能、安全、可靠的體驗(yàn)。

圖1 Wi-Fi/LoRa帶寬與距離覆蓋

例如在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)場(chǎng)主想要利用LoRa技術(shù)構(gòu)建一個(gè)遠(yuǎn)距離傳感器網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測(cè)土壤的溫度、濕度等參數(shù)，并通過(guò)Wi-Fi技術(shù)將這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_(tái)服務(wù)器，及時(shí)了解土壤狀況，合理安排灌溉或施肥，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)智能化管理。

在這樣的應(yīng)用場(chǎng)景中，通常需要構(gòu)建“LoRa終端節(jié)點(diǎn)（傳感器）--LoRa網(wǎng)關(guān)（Wi-Fi或以太網(wǎng)）--服務(wù)器”的網(wǎng)絡(luò)。

圖2 LoRa網(wǎng)絡(luò)

LoRa網(wǎng)關(guān)可以使用專(zhuān)門(mén)的多通道網(wǎng)關(guān)芯片比如Semtech SX1302，也可以選擇一個(gè)或多個(gè)LoRa收發(fā)芯片來(lái)搭建。在很多節(jié)點(diǎn)數(shù)量不多的場(chǎng)景，使用單LoRa收發(fā)芯片搭建的網(wǎng)關(guān)就能滿(mǎn)足應(yīng)用要求，這種網(wǎng)關(guān)在國(guó)內(nèi)有廣泛的應(yīng)用。本文主要討論極低成本的單通道網(wǎng)關(guān)LoRa組網(wǎng)方案。

傳統(tǒng)LoRa單通道網(wǎng)關(guān)普遍采用LoRa收發(fā)芯片、基于ARM的MCU、Wi-Fi或以太網(wǎng)芯片等功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)復(fù)雜度和成本均比較高?，F(xiàn)在若將LoRa網(wǎng)關(guān)所需的MCU及Wi-Fi芯片，直接換成Wi-Fi SoC，例如樂(lè)鑫科技超低成本、高性?xún)r(jià)比的ESP32-C2系列，則可在滿(mǎn)足主控芯片及無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)需求的同時(shí)，大大降低網(wǎng)關(guān)的成本。

圖3 LoRa網(wǎng)關(guān)框圖

另外，傳統(tǒng)LoRa終端節(jié)點(diǎn)硬件組成中包括LoRa收發(fā)芯片、MCU、傳感器模塊、BLE模塊等。在大部分場(chǎng)景中，LoRa終端節(jié)點(diǎn)都需要外掛藍(lán)牙BLE，用來(lái)激活和配置節(jié)點(diǎn)設(shè)備以降低功耗，或者對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行代碼升級(jí)。因此樂(lè)鑫低成本W(wǎng)i-Fi & BLE SoC方案替代傳統(tǒng)MCU作為L(zhǎng)oRa終端節(jié)點(diǎn)的主控及藍(lán)牙模塊，同樣是一個(gè)理想選擇。

圖4 LoRa終端節(jié)點(diǎn)

LoRa星型組網(wǎng)應(yīng)用非常普遍，如下圖，一個(gè)LoRa常常對(duì)應(yīng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)。

圖5 LoRa星型組網(wǎng)

新品模塊介紹

啟明云端最新推出了WTLRC262-SG系列模組，即基于樂(lè)鑫ESP32-C2和Semtech SX1262芯片設(shè)計(jì)的極低成本的單通道LoRa網(wǎng)關(guān)，同時(shí)也可作為L(zhǎng)oRa終端節(jié)點(diǎn)使用。它支持Wi-Fi, BLE和LoRa的通信功能，高度集成化的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了用戶(hù)的產(chǎn)品系統(tǒng)復(fù)雜度。

圖6 WTLRC262-SG模組

本方案優(yōu)勢(shì)

極低整體成本

模組設(shè)計(jì)兼容網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)應(yīng)用，也就是產(chǎn)品可以配置成工作在節(jié)點(diǎn)或者網(wǎng)關(guān)

模組帶BLE，方便對(duì)節(jié)點(diǎn)或者網(wǎng)關(guān)進(jìn)行配置和升級(jí)

節(jié)點(diǎn)帶WIFI，可以不經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)直接回傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器

使用WIFI回傳，使用方便

SX1262兼容SX126X和LLCC6X，可以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用

樂(lè)鑫ESP32-C2是一款小尺寸、低成本、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)芯片。它搭載 RISC-V 32 位單核處理器，內(nèi)置 272 KB SRAM 和 576 KB ROM，支持 2.4 GHz Wi-Fi 和 Bluetooth 5 (LE)。ESP32-C2 面向高容量、低數(shù)據(jù)速率的簡(jiǎn)單物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)，能夠?yàn)椴遄?、照明、傳感器和?jiǎn)單的家電設(shè)備添加穩(wěn)定的無(wú)線(xiàn)連接功能，為用戶(hù)提供極具性?xún)r(jià)比的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

SemtechSX1262是一款遠(yuǎn)距離、低功耗的sub-GHz無(wú)線(xiàn)收發(fā)器，支持工作頻段涵蓋150MHz–960MHz。SX1262提供了兩種調(diào)試方式，LoRa以及傳統(tǒng)的（G)FSK。它集成了低噪聲放大器（LNA)，同時(shí)還集成了高效率的功率放大器（PA)。在LoRa調(diào)制模式下，最高接收靈敏度可達(dá)-137dBm，其發(fā)射功率最高可達(dá)+22dBm。SX1262通過(guò)優(yōu)化芯片結(jié)構(gòu)和內(nèi)部邏輯，其接收電流最低可達(dá)4.2mA，休眠模式下最低可達(dá)160nA。

WTLRC262-SG模組參數(shù)特點(diǎn)如下：

32 位 RISC-V 單核處理器，主頻高達(dá) 120 MHz

片上自帶ROM: 576 KB / SRAM: 272 KB

支持 IEEE 802.11 b/g/n 協(xié)議

Wi-Fi模式支持 1T1R 模式，數(shù)據(jù)速率高達(dá) 72.2 Mbps

同時(shí)支持基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型網(wǎng)絡(luò) （Infrastructure BSS) Station 模式、SoftAP 模式、Station + SoftAP 模式和混雜模式

支持BLE5.0

高功率模式（+20 dBm）

藍(lán)牙傳輸速率支持 125 kbps、500 kbps、1 Mbps、2 Mbps

支持LoRa遠(yuǎn)距離傳輸通信，支持頻段：433/868/915MHz（可選）

LoRa模式下，支持高靈敏度（-137dBm），高功率（+22dBm），低功耗（接收電流低至4.6mA）

模組尺寸：20mm×26mm×2.8mm

該模塊集成LoRa驅(qū)動(dòng)，并可擴(kuò)展支持LoRaWAN協(xié)議，提供LoRa驅(qū)動(dòng)代碼便于用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)。模塊具有體積小、功耗低、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于智慧家庭、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)等場(chǎng)景。