基於 Semtech FMS LoRa® 為行業提供輕量化、低成本的組網解決方案

物聯網作為數字經濟七大重點產業之一,近年來迎來了高速增長。《“十四五”數字經濟發展規劃》提出了要提高物聯網在工業製造、應急管理等領域的覆蓋水平,增強固移融合、寬窄結合的物聯接入能力;《物聯網新型基礎設施建設三年行動計劃(2021-2023年)》中也提出要加速推進全面感知、泛在連接、安全可信的物聯網新型基礎設施建設。專業化的物聯網組網方案有助於提高傳感器接入能力、效率和可靠性,助力企業實現高效管理。作為低功耗物聯網通信技術的典型代表,Semtech的LoRa® 技術在國內已經被廣泛應用於各行各業。國內很多企業選擇LoRa技術進行自組網設計,以求獲得在靈活性成本開發效率方面的優勢。針對自組網型工業以及行業應用,為了給客戶提供更好的技術支持和設計參考,Semtech推出了全新的FMS LoRa組網解決方案,適用於包括煙感消防、安防等對告警響應實時性要求較高的很多使用場景和應用領域。Semtech於2022年10月完成了FMS 1.0版本,並與近百家客戶進行了合作測試,部分客戶也已基於FMS組網方案進行了自主產品設計。基於FMS 1.0版本所收集到的反饋和進一步優化,最新版本的FMS方案已於2023年4月下旬正式發布。不同類型的客戶可依據自身情況,選擇使用FMS方案來輔助組網設計、基於FMS方案進行定製化開發,或者將FMS部分功能集成到自己的組網協議中。


一、該FMS組網方案的主要特點包括:

1、 把NS (Network Server)下沉至主網關,以便更快捷地對告警進行響應和管理

2、借鑑了LoRaWAN的一些告警消息以及包處理方式,在ALOHA消息處理的基礎上增加了CSMA、LBT等機制,並限制了多擴頻因子的使用,從而使網絡管理和系統設計簡單化

3、 多網關設計保證了系統容量的可裁剪性和擴展性,適用於幾十、幾百、甚至幾千節點的LoRa應用場景, 支持噪聲干擾掃描和規避以提高系統可靠性


二、靈活支持客戶多樣化產品設計

1、FMS 組網方案在適配性方面為客戶提供了多種選項。針對那些與FMS設計非常契合的應用場景,客戶可以考慮直接使用或者大部分採用FMS的設計,以加快他們基於LoRa的項目開發進度。
2、同時,FMS組網方案亦可被用作為基於LoRa的自組網設計的基礎模板。在開發過程中,針對各類型的工業、行業應用場景,客戶可基於FMS組網方案進行自主修改,從而更好地匹配目標行業應用場景。
3、FMS組網方案內所包含的各項功能設計,例如頻率規劃、基於多LoRa Radio的網關設計,噪聲干擾掃描及規避、跳頻、整體組網架構等,均可提供給企業作為自組私有網絡的設計參考。
滿足行業應用需求


三、近年來,在成本可擴展和裁剪性以及響應速度方面,行業應用都對於物聯網技術提出了更高的要求。就成本而言,各類型企業都希望能以低成本方案,完成數字化轉型升級;在可擴展和裁剪性方面,企業傾向於擁有一個能夠適配大、小應用場景的組網設計;在響應速度上,客戶希望能夠更加及時地監測、處理告警。

1、FMS組網方案利用了LoRa技術覆蓋範圍廣、功耗低和易於部署等特點,能支持客戶用低成本的方式,在大型園區、廠房等工業場景內完成部署。相較於LoRaWAN, FMS是一款輕量級組網方案。其配置的多網關設計可支持多達2500個甚至更多節點,能夠充分滿足絕大多數行業應用場景的需求。

2、基於LoRa技術的FMS組網方案可以快速處理告警。相較於通過輪詢喚醒來完成告警上報的傳統方案,Semtech的FMS響應速度更快、更智能,也更省電。在突發情況發生時,該方案可以更快速地通知本地工作人員及時採取應對措施。

3、與雲端服務器保持互聯是工業物聯網方案的另一個需求。但有時一旦與雲端服務的通信出現故障,將影響工業物聯網這類應用場景的使用效率。Semtech的FMS組網方案通過將NS內嵌至FMS主網關中,允許本地控制器(controller)在收到報警後先行判斷是否需要立即採取行動(如啟動本地聲光告警、電話簡訊通知本地消防人員等),再上報雲平台,從而幫助客戶儘快採取措施處理事故以減少潛在的損失。

►場景應用圖

►產品實體圖

►展示板照片

►方案方塊圖

►PCB layout

►PCB layout

►PCB layout

►軟體

►核心技術優勢

一、系統容量: 可配置, 預設設計支持2,500個節點 1、 星型組網:CSMA+Aloha 2、 DTV 掃描和規避 3、 網關:掃描 4、節點: LBT 5、 消息類型 6、告警 7、心跳 8、服務 9、兼容半雙工和全雙工 10、 網關:基於2或3個 SX1268/LLCC68 11、節點: 基於SX1268 或 LLCC68 12、SF7/125kHz 13、上行頻段: 470~490MHz, 下行頻段500~510MHz 14、 2個單獨的join和數據

►方案規格

一、網關可用 AC220V 供電,使用時注意用電安全。 二、網關可用 DC5V 供電,使用時注意正負極。 三 RS485 總線 四、RS485 總線需要在首尾並聯 120Ω阻抗匹配電阻。 五、 天線,網關默認工作在 FDD 模式,需要 2 根天線,天線連接器位號為 RFIO2,RFIO4。

技術文檔

類型標題檔案
硬件Keyparts
硬件LLCC68 FMS System User Manual