LoRa无线中继器是一种基于LoRa技术的设备，用于扩展无线网络的覆盖范围和解决信号传输问题。LoRa无线中继器通过接收来自LoRa节点的信号，并利用自身的无线信号传输能力将信号转发到其他节点或网关，从而实现信号的增强和覆盖范围的扩展。
LoRa无线中继器在物联网应用中具有重要作用，例如在智能家居、企业网络、自动抄表、楼宇自动化等领域中，可以有效解决信号覆盖不足的问题。它支持无线信号的中继，扩大无线覆盖范围，解决个别网关无线信号覆盖不了的孤岛问题。此外，LoRa中继器还可以与后台进行透传通讯，支持MODBUS协议等。
LoRa无线中继器的工作原理是接收来自LoRa节点的信号，对信号进行解码和处理，然后利用自身的发射模块将信号转发出去。这种设备通常工作在低功耗模式下，能够在不频繁的数据传输场景中延长电池寿命。
LoRa无线中继器是一种重要的物联网通信设备，通过扩展网络覆盖范围和增强信号传输能力，为各种应用场景提供了可靠的无线通信解决方案。
一、 LoRa无线中继器的技术规格和性能参数是什么?
LoRa无线中继器的技术规格和性能参数如下：
- 工作频段：LoRa无线中继器通常支持多个频段，例如920MHz频段，也有支持433-435MHz频段的型号。此外，还有产品支持全球ISM 2.4GHz频段。
- 通信距离：LoRa无线中继器的最大通信距离可达5公里。在某些特定条件下，如使用LoRa调制方式时，通信距离可以达到800米。
- 发射功率：LoRa无线中继器的发射功率范围较广，例如最大发射功率为19±1 dBm，而其他型号则提供1.6-50 mW的可调发射功率。
- 接收灵敏度：接收灵敏度通常在-136±1dBm(@250bps)左右。
- 通信速率：LoRa无线中继器支持不同的通信速率，例如OOK调制时为1.2~32.738kbps，LoRa调制时为0.2~37.5kbps。
- 组网能力：LoRa无线中继器支持树形网络和Mesh网络，能够实现多级中继和节点容量大(如可达255个节点)。
- 电源要求：LoRa无线中继器的电源范围较广，例如AC 85~264V或DC 24V，也有支持12-32V DC电源供应的型号。
- 接口与兼容性：LoRa无线中继器通常附带DIN接口，并且支持多种通信协议，如WiFi、RS-485等。
二、 LoRa无线中继器在物联网应用中的具体案例有哪些?
LoRa无线中继器在物联网应用中有多个具体案例，展示了其在不同场景中的实际应用。
- 智慧消防项目：在北京通州马驹桥镇的智慧消防项目中，通过在每个村(社区)安装智能感烟探测器，并使用LoRa网关实现无线网络覆盖，镇政府可以实时监控所有设备状态。管理人员和居民可以通过手机APP、电话或短信接收火灾报警。这个项目覆盖了全镇50个村/社区，是国内最大的LoRa无线消防成功案例之一。
- 两级中继设计方案：基于SX1276 LoRa模块，进行多个模块之间的自组网。当模块之间的距离较远时，集中器无法直接与某个终端通信，此时其他终端可以作为中继节点，帮助集中器与终端进行通信。这种设计利用了LoRa调制方式，实现了更远距离的通信。
- 远距离传输实例：使用DLS中继接力的方式实现两个UART设备的远距离传输。LoRa中继器在这种应用中起到了延长信号传输距离的作用，解决了物联网中通信距离限制的问题。
三、 LoRa无线中继器与其他无线通信技术(如Wi-Fi、蓝牙)相比有哪些优势和劣势?
LoRa无线中继器与其他无线通信技术(如Wi-Fi、蓝牙)相比，具有以下优势和劣势：
1. 优势：
- 长距离传输：LoRa技术能够在低频段下实现公里级别的长距离传输，这使得它在需要覆盖广泛区域的应用场景中具有明显优势。
- 低功耗：LoRa设计为低功耗，非常适合物联网设备，如传感器，这些设备需要长时间运行而不需要频繁更换电池。
- 穿透障碍物能力：LoRa技术具有较强的穿透障碍物的能力，可以在建筑物内或城市区域内进行通信，这使得它在复杂环境中依然能够保持通信的稳定性。
- 通信安全：LoRa采用AES加密算法，保证了通信的安全性。
- 网络扩展性：LoRa支持多级网络扩展，可以通过增加中继节点来扩展网络，从而覆盖更大的区域。
2. 劣势：
- 低数据传输速率：LoRa的数据传输速率较低，一般在几百bps到几千bps之间，这限制了其在需要高速数据传输的应用场景中的使用。
- 时延较大：LoRa的传输时延较大，通常在几百毫秒到几秒之间，这对于需要实时数据传输的应用可能不够理想。
- 不适合高密度网络：由于LoRa频谱利用率较低，它不适合在高密度网络环境下使用，例如在用户密集的区域可能会出现信号干扰和掉线问题。
- 成本和复杂性：LoRa需要额外的硬件组件，如天线和接收器，这可能增加设备的成本。此外，LoRa技术需要更先进的算法和软件支持，以充分发挥其性能潜力。
总体而言，LoRa无线中继器在长距离传输、低功耗和穿透障碍物方面表现出色，适合于物联网等需要广覆盖和低功耗的应用场景。然而，在数据速率、时延和高密度网络应用方面存在一定的劣势。
四、 LoRa无线中继器的市场现状和未来发展趋势如何?
LoRa无线中继器的市场现状和未来发展趋势可以从多个方面进行分析。
从市场现状来看，LoRa技术近年来在中国迎来了快速发展。根据挚物产业研究院的数据，2022年中国市场LoRa模块的出货量有望达到1.9亿个，且2021-2023年间复合年增长率(CAGR)接近60%，显示出强劲的增长势头。此外，全球范围内，截至2022年10月，已有超过173个国家部署了LoRa或LoRaWAN系统，共计部署了超过500万个LoRa网关和超过2.7亿个LoRa终端节点。这些数据表明LoRa技术在全球范围内已经得到了广泛应用，并且在中国市场也表现出显著的增长潜力。
从未来发展趋势来看，LoRa技术正朝着产业化和标准化方向发展。产业链上下游资源正在加速整合，不断推动传输安全性提升和功耗降低。同时，LoRa的应用领域也在逐步扩展，新兴热门应用场景包括制造、交通、消费等多个领域。此外，根据ABI Research的预测，到2026年，LoRa将占据全球非蜂窝LPWAN连接份额的50%以上。这表明LoRa在未来几年内将继续保持快速增长，并在全球物联网市场中占据重要地位。
LoRa无线中继器的市场现状良好，未来发展趋势也非常乐观。
五、 如何部署和维护LoRa无线中继器以确保最佳性能?
部署和维护LoRa无线中继器以确保最佳性能需要综合考虑硬件布局、软件操作、网络配置以及信号覆盖等多个方面。以下是详细的步骤和注意事项：
1. 硬件布局
连接方式：DIO口应尽量连接到MCU带外部中断的IO口。
射频线路：射频出口到天线焊盘的走线应尽可能短，且要走50Ω阻抗线，并且需要包地，走线周围多打过孔。
π电路：在允许的情况下，射频出口到天线焊盘部分增加π电路。
天线净空：天线周围需要净空，至少留出5mm的净空区域。
接地：注意接地量好，最好保证大面积铺地。
远离干扰源：远离高压电路、高频开关电路。
2. 软件操作
模块插入与通讯：在用户的电路板上插入模块，使用微控制器与模块进行SPI通讯，通过API指令对其寄存器与收发缓冲进行操作。
寄存器读写操作：请参阅最新的SX1268数据手册，了解模块寄存器读写操作时序。
API指令：利尔达demo例程中提供相应API指令函数。
3. 网络配置
参数设置：根据不同的应用场景，合理设置LoRa网关的带宽、扩频因子等参数。例如，如果需要接入大量终端设备，可以选择较小的轮询时间，如250KHz带宽和SF07扩频因子。
负载均衡：如果有多个网关，可以将网关配置成相同的信道频率和扩频因子，以实现负载均衡。
4. 信号覆盖与优化
增加中继器：通过部署更多的中继器或集中器来增强信号覆盖。例如，使用Mesh网络架构可以有效提高信号覆盖范围。
优化设备部署位置：通过优化设备部署位置或增加中继设备，可以缩短传输距离，减少信号干扰和衰减。
5. 中继器工作流程
注册入网：中继器注册入网后进行周期性的CAD检测(周期1.8s)。
节点Join失败：节点Join失败时，切换到中继模式，JoinDelay1+1s，JoinDelay2+2s。
频点发送：节点在中继频点发送数据。
6. 网络拓扑
星形拓扑：LoRaWAN网络体系结构通常部署在星形拓扑中，基站负责在传感器节点和网络服务器之间中继数据。
7. 白名单与信道设置
白名单管理：使用AT命令配置和管理中继器白名单，包括将终端设备添加到白名单并设置中继信道。
终端设备设置：将终端设备设置为终端设备、设置中继模式以及添加终端设备的中继信道。
