LoRa point-to-point-transmissieschema is een draadloze directe verbindingscommunicatiemodus op basis van LoRa-modulatietechnologie, waarbij twee eindapparaten rechtstreeks met elkaar communiceren zonder afhankelijk te zijn van gateways of cloudservers. De kern is om gebruik te maken van de lange afstand en het lage energieverbruik van LoRa om te voldoen aan de communicatiebehoeften in specifieke scenario's en tegelijkertijd de netwerkarchitectuur te vereenvoudigen.
Technisch realisatieprincipe
Hardware-architectuur
Het apparaat moet uitgerust zijn met een LoRa RF-chip (bijv. SX1276/SX1262) en geconfigureerd zijn met dezelfde communicatieparameters:
Frequentieband: kies ISM-band zoals 433MHz, 868MHz of 915MHz afhankelijk van de regio
Spreidingsfactor (SF): 7-12 niveaus instelbaar, hoe hoger de SF hoe langer de zendafstand maar hoe lager de snelheid
Bandbreedte (BW): 125kHz/250kHz/500kHz, hoe groter de bandbreedte, hoe slechter de anti-interferentie.
Coderingssnelheid (CR): 4/5 tot 4/8 beïnvloedt de foutcorrectiecapaciteit.
Protocolontwerp
Aangepast gegevensframe: Voorloopcode, syncwoord, laadgegevens en CRC-controlebit definiëren
Channel Attendant (CAD): detecteert kanaalledigheid voor het verzenden om botsingen te voorkomen.
ACK bevestigingsmechanisme: de ontvanger stuurt een bevestigingssignaal terug na succesvolle decodering om de betrouwbaarheid van de gegevens te garanderen.
Typische toepassingsscenario's
Inspectie van industriële apparatuur
In een petrochemische fabriek stuurt een explosieveilige inspectierobot gasconcentratiegegevens in realtime naar een controlekamer 500 meter verderop via LoRa point-to-point transmissie, waarbij het probleem van signaalafscherming van metalen pijpleidingen wordt omzeild.
Agrarische milieumonitoring
Bodemsensoren in landbouwvelden zijn rechtstreeks verbonden met irrigatiecontrollers, waardoor waterpompen automatisch worden geactiveerd wanneer de vochtigheid onder een drempel komt, zonder afhankelijk te zijn van de dekking van het mobiele netwerk.
Noodcommunicatiesysteem
Op de plaats van de aardbeving brengt de zoek- en reddingsapparatuur een tijdelijke communicatieverbinding tot stand met de commandowagen en stuurt de gegevens van de levensdetector door. De communicatieafstand kan 3 kilometer bedragen (SF=12, BW=125kHz).
Prestatiegrenzen en optimalisatie
Maximale transmissieafstand
Stedelijke omgevingen: 1-2 kilometer (afhankelijk van obstructies in gebouwen)
Voorstedelijke omgeving: 5-10 kilometer (bij zichtlijncondities)
Maritieme omgeving: 15+ kilometer (scenario's zonder obstakels)
Controle stroomverbruik
Maakt gebruik van het duty cycle-mechanisme: het apparaat staat 95% van de tijd in slaapstand (stroomverbruik 0,2μA) en wordt alleen wakker voor communicatie in een vooraf ingesteld tijdsvenster. Een enkele 18650-batterij kan een batterijlevensduur van 3-5 jaar ondersteunen.
Anti-jamming programma
Dynamisch frequentie hoppen: automatisch schakelen tussen 10 vooraf ingestelde kanalen
RSSI-drempelfiltering: verwijdert pakketten met een signaalsterkte lager dan -120dBm
Foutcorrectie vooruit (FEC): Herstelt beschadigde gegevens door codeersnelheid 4/8
Vergelijking met LoRaWAN
| Afmeting | Point-to-Point-oplossing | LoRaWAN-netwerk |
| Architecturale complexiteit | Geen gateway nodig, directe communicatie | Vereist gateway + netwerkserver |
| Toepasselijke schaal | Tot 10 knooppunten | Duizenden knooppunten hebben toegang |
| Real-time prestaties | Milliseconde latentie | Beïnvloed door planning (tweede niveau) |
| Beveiliging | Vertrouwt op aangepaste codering (bijv. AES-128) | Ondersteunt end-to-endencryptie + authenticatie in twee richtingen |
| Kosten | Hardwarekosten verlaagd met 30% | Betaling vereist voor netwerkdienst |
Praktijkvoorbeeld implementatie
Bij de renovatie van een trillingsmonitoringsysteem voor windturbines in een windmolenpark hebben technici LoRa point-to-point links ingezet tussen de 80 meter hoge gondel en het onderhoudsstation op de grond:
Hardware selectie: IP67 de module van de beschermingsrang LoRa, werkende temperatuur -40℃~85℃
Parameterconfiguratie: SF=10, BW=250kHz, zendvermogen 20dBm
Insluiting van gegevens: Trillingsspectrumgegevens worden gecomprimeerd in een 16-bytes lading, 1 frame per seconde transmissie
Gemeten resultaten: in een sterk elektromagnetisch interferentiemilieu, het tarief van het pakketverlies <0.1%, alternatief voor de originele vezel optische oplossing om 75% van de bekabelingskosten te besparen
De waarde van deze oplossing ligt in de lichtgewicht communicatiearchitectuur om de speciale datatransmissiebehoeften van de lokale omgeving op te lossen. Het vermijdt niet alleen de investering van complexe netwerkimplementatie, maar behoudt ook LoRa's unieke penetratievermogen en voordelen van laag energieverbruik. Voor scenario's met kleine en middelgrote, gerichte overdrachtsbehoeften is de punt-tot-punt-modus nog steeds de meest kosteneffectieve oplossing.
