LoRa 网关组网方案(二）
LoRa 网关组网方案
现有需求：网关每6秒接收不同节点的数据，使用SX1262芯片。
以下是完整的组网方案：
1. 网络架构设计
采用星型拓扑：
- 网关：作为中心节点，持续监听多个信道
- 节点：分布在网关周围，定时发送数据（每6秒）
- 区分网络：通过网络ID和信道分配隔离不同网络
- 区分节点：通过设备地址识别
2. 关键区分机制
2.1 网络隔离方案
| 方法 | 实现方式 | 优点 |
|---|---|---|
| 网络ID (NetID) | 数据包头加入2字节网络ID（0xAABB, 0xCCDD等） | 软件实现简单，灵活 |
| 信道分配 | 不同网络使用不同频率（如433.0MHz/433.2MHz/433.4MHz） | 物理隔离，抗干扰能力强 |
| 扩频因子(SF) | 不同网络使用不同SF（SF7/SF9/SF12） | 提高信道容量 |
| 同步字(SyncWord) | 设置自定义同步字（默认0x1424为私有） | 硬件级过滤 |
推荐组合：网络ID + 信道分配
2.2 节点识别方案
// 数据包结构
typedef struct {uint16_t net_id; // 网络ID (0xAABB)uint32_t dev_addr; // 设备地址 (0x11223344)uint8_t payload[50]; // 实际数据uint16_t crc; // CRC校验
} lora_packet_t;
3. 网关实现方案
3.1 网关工作流程
3.2 关键代码实现
网关初始化 (lora_gateway_init.c)：
#define MAX_NETWORKS 3
const uint32_t NETWORK_FREQS[MAX_NETWORKS] = {433000000, 433200000, 433400000};
const uint16_t NETWORK_IDS[MAX_NETWORKS] = {0xAABB, 0xCCDD, 0xEEFF};void Gateway_Init() {for(int i=0; i<MAX_NETWORKS; i++) {Radio.SetChannel(NETWORK_FREQS[i]);Radio.SetRxConfig(MODEM_LORA, LORA_BANDWIDTH, LORA_SPREADING_FACTOR,LORA_CODINGRATE, 0, LORA_PREAMBLE_LENGTH,LORA_SYMBOL_TIMEOUT, false, 0, true, 0, 0, false, true);Radio.Rx(0); // 连续接收模式}
}
数据接收处理 (gateway_rx_handler.c)：
void OnRxDone(uint8_t *payload, uint16_t size, int16_t rssi, int8_t snr) {lora_packet_t *pkt = (lora_packet_t*)payload;// 校验网络IDint valid_net = 0;for(int i=0; i<MAX_NETWORKS; i++) {if(pkt->net_id == NETWORK_IDS[i]) {valid_net = 1;break;}}if(!valid_net) return; // 丢弃其他网络数据// 记录设备信息printf("来自节点 %08X 的数据: RSSI=%d, SNR=%d\n", pkt->dev_addr, rssi, snr);// 处理有效载荷process_payload(pkt->payload);
}
4. 节点实现方案
4.1 节点工作流程
void Node_Runtime(uint32_t dev_addr) {while(1) {// 1. 随机延迟(0-500ms)避免碰撞delay_ms(rand() % 500);// 2. 准备数据包lora_packet_t pkt = {.net_id = 0xAABB, // 所属网络ID.dev_addr = dev_addr,.payload = {...} // 传感器数据};pkt.crc = RadioComputeCRC((uint8_t*)&pkt, sizeof(pkt)-2, CRC_TYPE_IBM);// 3. 发送数据Radio.Send((uint8_t*)&pkt, sizeof(pkt));// 4. 等待6秒delay_ms(6000);}
}
4.2 防碰撞机制
- 随机延迟：每个节点在6秒周期内随机选择发送时间
- CSMA/CA（可选）：
bool channel_free = RadioIsChannelFree(MODEM_LORA, 433000000, -90, 100); if(channel_free) Radio.Send(...);
5. 参数配置建议
| 参数 | 推荐值 | 说明 |
|---|---|---|
| 频率 | 433MHz/868MHz | 根据地区法规选择 |
| 扩频因子 | SF9 | 兼顾距离和容量 |
| 带宽 | 125kHz | 标准配置 |
| 编码率 | 4/8 | 提高抗干扰性 |
| 发射功率 | 20dBm | 最大功率（需符合当地法规） |
| 同步字 | 0xAABB | 自定义私有网络 |
| 网络ID长度 | 2字节 | 平衡效率和网络容量 |
6. 抗干扰策略
-
频率跳变（FHSS）：
void Node_SendWithFHSS() {int channel = rand() % 8;RadioSetChannel(433000000 + channel*200000);Radio.Send(...); } -
动态扩频因子：
// 根据信号质量动态调整SF if(snr > -7.5) {Radio.SetSpreadingFactor(SF7); // 高速模式 } else {Radio.SetSpreadingFactor(SF12); // 长距离模式 } -
重传机制：
for(int retry=0; retry<3; retry++) {if(Radio.Send(...) == SUCCESS) break;delay_ms(100 * (retry+1)); }
部署建议
-
网络规划：
- 每个网络使用独立频率+网络ID组合
- 网关支持同时监听3-8个信道（需硬件支持）
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节点部署：
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安全增强：
- AES-128加密载荷数据
- 动态设备地址分配
- 数据包签名验证
关键提示：实际部署前需进行频谱扫描，选择干扰最小的频段，并根据距离要求调整SF和带宽参数。