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

圖1 Wi-Fi/LoRa帶寬與距離覆蓋

例如在農(nóng)業(yè)領域，農(nóng)場主想要利用LoRa技術構建一個遠距離傳感器網(wǎng)絡，監(jiān)測土壤的溫度、濕度等參數(shù)，并通過Wi-Fi技術將這些實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_服務器，及時了解土壤狀況，合理安排灌溉或施肥，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量，實現(xiàn)智能化管理。

在這樣的應用場景中，通常需要構建“LoRa終端節(jié)點（傳感器）--LoRa網(wǎng)關（Wi-Fi或以太網(wǎng)）--服務器”的網(wǎng)絡。

圖2 LoRa網(wǎng)絡

LoRa網(wǎng)關可以使用專門的多通道網(wǎng)關芯片比如Semtech SX1302，也可以選擇一個或多個LoRa收發(fā)芯片來搭建。在很多節(jié)點數(shù)量不多的場景，使用單LoRa收發(fā)芯片搭建的網(wǎng)關就能滿足應用要求，這種網(wǎng)關在國內(nèi)有廣泛的應用。本文主要討論極低成本的單通道網(wǎng)關LoRa組網(wǎng)方案。

傳統(tǒng)LoRa單通道網(wǎng)關普遍采用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)構設計，系統(tǒng)復雜度和成本均比較高。現(xiàn)在若將LoRa網(wǎng)關所需的MCU及Wi-Fi芯片，直接換成Wi-Fi SoC，例如樂鑫科技超低成本、高性價比的ESP32-C2系列，則可在滿足主控芯片及無線聯(lián)網(wǎng)需求的同時，大大降低網(wǎng)關的成本。

圖3 LoRa網(wǎng)關框圖

另外，傳統(tǒng)LoRa終端節(jié)點硬件組成中包括LoRa收發(fā)芯片、MCU、傳感器模塊、BLE模塊等。在大部分場景中，LoRa終端節(jié)點都需要外掛藍牙BLE，用來激活和配置節(jié)點設備以降低功耗，或者對節(jié)點進行代碼升級。因此樂鑫低成本W(wǎng)i-Fi & BLE SoC方案替代傳統(tǒng)MCU作為LoRa終端節(jié)點的主控及藍牙模塊，同樣是一個理想選擇。

圖4 LoRa終端節(jié)點

LoRa星型組網(wǎng)應用非常普遍，如下圖，一個LoRa常常對應多個節(jié)點。

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，即基于樂鑫ESP32-C2和Semtech SX1262芯片設計的極低成本的單通道LoRa網(wǎng)關，同時也可作為LoRa終端節(jié)點使用。它支持Wi-Fi, BLE和LoRa的通信功能，高度集成化的設計簡化了用戶的產(chǎn)品系統(tǒng)復雜度。

圖6 WTLRC262-SG模組

本方案優(yōu)勢

極低整體成本

模組設計兼容網(wǎng)關和節(jié)點應用，也就是產(chǎn)品可以配置成工作在節(jié)點或者網(wǎng)關

模組帶BLE，方便對節(jié)點或者網(wǎng)關進行配置和升級

節(jié)點帶WIFI，可以不經(jīng)過網(wǎng)關直接回傳到網(wǎng)絡服務器

使用WIFI回傳，使用方便

SX1262兼容SX126X和LLCC6X，可以滿足國內(nèi)外的應用

樂鑫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)速率的簡單物聯(lián)網(wǎng)應用設計，能夠為插座、照明、傳感器和簡單的家電設備添加穩(wěn)定的無線連接功能，為用戶提供極具性價比的開發(fā)平臺。

SemtechSX1262是一款遠距離、低功耗的sub-GHz無線收發(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-137dBm，其發(fā)射功率最高可達+22dBm。SX1262通過優(yōu)化芯片結(jié)構和內(nèi)部邏輯，其接收電流最低可達4.2mA，休眠模式下最低可達160nA。

WTLRC262-SG模組參數(shù)特點如下：

32 位 RISC-V 單核處理器，主頻高達 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 72.2 Mbps

同時支持基礎結(jié)構型網(wǎng)絡 （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）

藍牙傳輸速率支持 125 kbps、500 kbps、1 Mbps、2 Mbps

支持LoRa遠距離傳輸通信，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，并可擴展支持LoRaWAN協(xié)議，提供LoRa驅(qū)動代碼便于用戶二次開發(fā)。模塊具有體積小、功耗低、傳輸距離遠、抗干擾能力強等特點，可廣泛應用于智慧家庭、智慧農(nóng)業(yè)、智慧工業(yè)等場景。