LoRaMESH无线连接解决方案介绍

LoRaMESH网络需要足够的自治性、自愈性和扩展性,满足即时组网的需要

LoRaMESH网络的特征

艾森智能致力于利用LoRaMESH构建一种具有如下特征的应急救援网络:

1. 动态拓扑、去中心化的多跳网络

LoRaMESH网络需要足够的自治性、自愈性和扩展性,满足即时组网的需要。网络中节点完全对等,网络的拓扑及拓扑的变化不影响正常的传输功能。RPL 等传统的树状路由协议无法满足,基于六度分隔理论的Gossip协议是正确的选择。

2. 低功耗、远距离的窄带网络

LoRaMESH网络虽然可达15跳,但是在复杂环境中,单跳的可视传输距离仍然需要达到数公里以上,网络节点也基本上依靠电池或太阳能供电。LoRa 由于在低功耗和远距离上有突出的性能,成为应急救援网络有竞争力的无线传输技术。

3. 易部署、免维护的低成本网络

应急救援网络即时部署需要免配置免维护,上电即用。除了便利性,低成本更有利于网络的推广普及。以LoRaMESH 网络为例,在户外马拉松的线路上位部署一套天气监测网络系统,仅需要几万部署成本,并可以反复使用。

4. 时延容忍的高可靠网络

应急救援网络在物理层优先满足低功耗和远距离,在链路层通过协议保证高可靠性。Gossip协议具有一定的可靠性,但会降低网络容量。LoRaMESH 协议通过跳频、消息汇聚、链路层应答、网络自适应等协议技术将网络端到端的可靠性提升到90%以上。

LoRaMESH构建的应急救援网络架构示意图:

网络支持固定和移动节点,通信功能完全相同。固定节点多为太阳能供电的装置,提供环境、位置、UI交互等功能,移动节点为充电电池供电的电子设备,提供位置、UI交互,或作为接收机收集数据供分析呈现使用。

LoRaMESH网络的关键技术

艾森智能研发的基于LoRa的高可靠Gossip协议--LoRaMESH包括如下关键技术:

1. 多信道跳频(FHSS)

LoRaMESH以随机跳频方式利用多个信道进行通信。

2. 消息聚合

Gossip协议极易造成消息碰撞,导致消息转发效率降低。

3. 链路层确认

LoRaMESH引入一种链路层确认+重传机制,保证了Gossip协议的高可靠性:

4. 网络自适应

当节点在空间上密集分布时,广播消息会造成信道拥塞。