LoRa 筆記

記錄一下玩 LoRa 的東西。技術規範、法規、廠商、軟體、韌體、硬體等等。依據玩耍過程不定時更新。

技術規範

簡介

如果只講 LoRa,指的是 OSI model 中的 physical layer/PHY (layer 1) 採用的標準,而 LoRaWAN 則是 data link layer (layer 2) 的 medium access control (MAC) sublayer 採用的標準。

LoRa Table Illustration

LoRaWAN MAC 的部分要有個 MCU 或是 CPU 來負責處理,要看廠商出的模組有沒有內建 MCU 跟相搭配的韌體,如果沒有就得跑在模組外的平台上。

把 Sensor/Node、Gateway、Network Server 分開來看的話,各角色的 network stack 會長這樣子:

Network Stack

雖然有個 LoRa Alliance,但核心技術跟專利差不多都掌握在 Semtech 手裡。

Regional Parameters

根據 LoRaWAN 1.1 Regional Parameters rev. A,台灣地區用的是 AS923 (923 MHz ISM Band),相對 EU868 跟 US915 算新。EU868 是 EU863-870,而 US915 是 US902-928,至於 AS923 底下就亂了,照這個文件來看台灣是 922-928 MHz,似乎超出了 NCC 法規給的頻率範圍。(見下一章節)

如果照 The Things Network 的標準,台灣用的是 AS923-925,這就符合法規了。

個人傾向採用較為嚴格的 The Things Network 標準。無論如何,支援 US915 的硬體,通常轉來台灣使用,不管用哪個標準都是可以勝任的。(US915 的 SAW filter、RF front end 零件選擇及硬體設計相容 AS923 頻段。)

法規

根據無線電頻率分配表

  • 920-925 MHz 供低功率物聯網設備(低功率射頻電機)在次要條件下使用
  • 920-928 MHz 供無線射頻辨識系統(RFID)使用
  • 922-926 MHz 供國道高速公路收費系統使用
  • 926-928 MHz 供 0.5W 以下低功率海上活動示標器在海上以次要條件使用

還蠻多重疊的,而且聽說 ETC 的發射功率很強,難怪會有這樣的說法。遠通電收也有話說,但是真實性如何大家看看上面列過的文件就可以知道。 😜

產品

軟(韌)體

硬體

PHY 晶片
廠商 型號 備註
Semtech SX1272
SX1273
SX1276
SX1277
SX1278
SX1279
  • Node
  • 單頻單 SF(可調)
  • 有 Reference Design,免簽 NDA
SX1301
  • Gateway
  • 多頻多 SF
  • 要搭 SX1255/SX1257 transceiver
  • 有 Reference Design (SX1301AP2),須簽 NDA
SX1308
  • Gateway
  • 多頻多 SF
  • 要搭 SX1255/SX1257 transceiver
  • 有 Reference Design,免簽 NDA
HopeRF RF9x
  • Node
  • 單頻單 SF(可調)
  • 看 datasheet 是設計得跟 Semtech 出的晶片很像,不知道兩者之間是什麼關係。期待 decap……
  • 感覺是封裝 remark
模組、開發板、閘道器等
廠商 型號 備註
Semtech

NAMote72
SX1272MB2xAS
  • Node
  • SX1272 w/o MCU
  • SMA Connector
SX1276MB1xAS
  • Node
  • SX1276 w/o MCU
  • SMA Connector
Picocell Gateway
  • Gateway
  • SX1308 + SX1257 * 2 + STM32F401CDU6
  • SMA Connector
  • User Guide
STMicroelectronics

B-L072Z-LRWAN1
I-NUCLEO-LRWAN1
Arduino

Arduino MKR WAN 1300
Murata

Type ABZ
Multi-Tech

MultiConnect xDot
L-Tek

L-Tek IoT FF1705
  • Node
  • MultiConnect xDot
  • IPEX Connector (U.FL?)
  • The Things Network PoC 作品
IMST iM881A
iC880A
GlobalSat LM-130H1
  • Node
  • SX1276 + STM32L151CB
  • IPEX Connector (U.FL?)
  • 設計跟 Lora-net/LoRaMac-node 用的硬體相近
  • 資料不齊,官網上找不到 AT command 的詳細文件
  • 號稱支援 AS923,但實測 F-0LR-1E-1706291 版本的韌體還不支援。LoRa Alliance 針對 US915 規範的測試報告中有看到 F-0LR-1E-1711061 的韌體版本,但問題同上,官網沒得下載,亦無升級步驟解說,該更新版本是否支援 AS923 仍未知。
LM-110H1
LM-130H1 AEB
Microchip

RN2483
  • Node
  • SX1276 + PIC18LF46K22-I/MV
RN2903
  • Node
  • SX1276 + PIC18LF46K22-I/MV
LoRa® Technology Evaluation Kit – 900
  • Gateway + Node
  • Gateway: SX1301 + SX1257 * 2 + PIC24EP512GU810
  • Node: RN2903
  • SMA Connector
RAKWireless

  • Download – en, cn
  • Wiki
  • GitHub
  • 淘宝
  • AliExpress
  • 品管不太好,出貨的板子上到處都是助焊劑、排針歪斜、錫量不均,且內附的供電 USB 線內阻高,會導致 Raspberry Pi 無法正常開機
  • 然而卻已經是少數完成度還夠、maker 買得到、價格可接受的(諷刺)
RAK811
RAK831
WisNode-LoRa
RAK811 Breakout Board
Dragino

LoRa Shield
LoRa/GPS HAT
  • Node as Gateway
  • RFM95W w/o MCU
  • SMA Connector
  • GitHub
LG01-P
  • Node as Gateway
  • RFM95W + ATmega328P + AR9331
  • Firmware – GitHub
  • 跟 Arduino Yún 配置很像
LoRaST
RisingHF

RHF76-052
RHF0M301
RHF3M076
  • Node
  • RHF76-052?
  • SMA Connector
USI WM-SG-SM-42
Adafruit

RFM95W LoRa Radio Transceiver Breakout
  • Node
  • RFM95W
Feather 32u4 RFM95 LoRa Radio
  • Node
  • RFM95W + ATmega32u4
Feather M0 with RFM95 LoRa Radio
  • Node
  • RFM95W + ATSAMD21G18

參考資料

  1. 頻率資料庫查詢系統 – 國家通訊傳播委員會
  2. What is LoRa®? – Semtech
  3. What is the LoRaWAN™ Specification? – LoRa Alliance
  4. LoRaWAN™ for Developers – LoRa Alliance
  5. LoRaWAN – The Things Network
  6. LoRa-What? – NewieVentures
  7. Firmware Updates over Low-Power Wide Area Networks – The Things Network
  8. Building a Raspberry Pi Powered LoRaWAN Gateway – DesignSpark
  9. LoRaWAN: OTAA or ABP? – NewieVentures
  10. OpenChirp
  11. RFM69 & HopeRF: are they Semtech clones or not? – LowPowerLab
  12. Microchip RN2483 teardown
  13. STM32 – Wikipedia
  14. PIC microcontroller – Wikipedia

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