Модуль многоканального концентратора RAK2247 для сетей LPWAN

Модуль многоканального концентратора RAK2247 для сетей LPWAN — это эволюция модуля RAK833. Он собран на новом поколении радиочастотных сигнальных чипов Semtech SX1301 и отличается от предшественника несколькими улучшениями. Максимальная мощность передачи была увеличена, чтобы достичь значительно большей дистанции, расширяя зону покрытия сетей LoRaWAN. Добавление радиатора улучшает термические характеристики и приводит к ещё более стабильной работе в тяжелых условиях. И последнее, но не менее важное — это улучшение дизайна платы. Теперь есть второй фильтр SAW, который повышает помехоустойчивость шлюза по сравнению с предыдущим поколением.

RAK2247 предоставляет возможность быстрой и лёгкой интеграции полноценного аппаратного шлюза LPWAN с подключением по шинам SPI или USB не только в существующие модели маршрутизаторов, но и в любое другое сетевое оборудование, совместимое с технологией LoRa. Сетевой шлюз RAK2247 представляет собой исключительное, полное и экономичное решение, предлагающее до 10 параллельных программируемых каналов демодуляции. Модуль хорошо подходит для приложений Интернета вещей (IoT), требующих плотности узлов до 500 узлов на км? в среде с умеренными помехами.

Ключевые возможности

• Полнофункциональный мультиканальный модуль концентратора LoRaWAN (SX1301)
• Мощность передатчика (Tx) достигает 25 дБм
• Чувствительность приёмника (Rx) до -139 дБм
• Улучшенная помехоустойчивость (дополнительный ПАВ-фильтр, в сравнении с RAK833)
• Поддержка полного стека LoRaWAN 1.0.2
• Поддержка глобального безлицензионного диапазона EU433
• Радиочастотный процессор SX1301, эмулирующий 49 LoRa демодуляторов, 10 параллельных путей демодуляции, поддержка до 8 каналов UpLink / 1 канала DownLink
• 2 входных РЧ блока SX125X TX/RX для высокой/низкой частоты
• Компактные размеры в виде карты mPCIe с 52 выводами, включая установленный модернизированный радиатор для лучшего рассеивания тепла и снижения теплового шума
• Совместимость с типами слотов mPCIe 3.3V, обычными для модулей 3G/LTE
• Отличное решение для систем Plug-and-Play с адаптером mPCIe-в-USB

Технические характеристики

• Питание: 3.0 ~ 3.6 В (номинальное 3.3 В)
• Частотный диапазон: 433.05 ~ 434.79 МГц
• Энергопотребление
• Передача сигнала Tx (мощность Tx 25 дБм, питание 3.3 В): 789 мА
• Приём сигнала Rx (Tx отключен): 422 мА
• Интерфейсы: USB 2.0 FT2232H
• Интерфейс Mini PCIe: стандартный интерфейс PCI Express Mini Card 1.2
• Интерфейс Антенна: 1 разъём uFL iPERX для антенны LoRa
• Размеры: 50.95 х 30 х 10.4 мм (±0.2 мм)
• Вес: 100 гр
• Рабочая температура: -40°C ~ +85°C
• Комплектация
• RAK2247 WisLink LPWAN Concentrator USB mPCIe EU433 модуль х 1 шт
• iPEX LoRa антенна х 1 шт

Конструкция модуля RAK2247 LoRaWAN Concentrator

Блок схема модуля WisLink RAK2247

В модуль RAK2247 WisLink LPWAN-концентратора интегрированы один чип SX1301 и две микросхемы SX1255/7. В основное ядро также входит интегральная схема, отвечающая за радиочастотный сигнал. Набор логики представляет собой модем LoRa с функциями обработки. Для совместимости с картой PCI Express Mini Card реализована дополнительная схема преобразования сигнала, а для интеграции внешних антенн доступен один разъем uFL.

Источник питания

Карта RAK2247 должна получать питание через контакты 3.3Vaux от источника постоянного тока. Напряжение должно быть стабильным, поскольку потребляемый ток может значительно меняться во время работы, в зависимости от профиля энергопотребления микросхемы SX1301.

Интерфейс USB

Концентратор RAK2247-USB содержит чип FT2232HL высокоскоростного преобразователя сигналов из SPI в USB, который включает в себя совместимый с USB 2.0 интерфейс, с максимальной скоростью передачи данных 480 Мбит/с. Интерфейс USB даёт возможность коммуникации RAK2247 с любым внешним процессором хост-приложения. Модуль самостоятельно действует как USB-устройство и может подключаться к любому USB-хосту, оснащенному совместимыми драйверами. Подробнее о чипе FT2232HL.

Примечание. Версия модуля RAK2247-SPI не имеет такого интерфейса.

GPS_PPS

Карта RAK2247 содержит вход GPS_PPS для временной отметки принятых пакетов. Сигнал PPS не просто внутренне связан с чипом SX1301, но и выведен на разъём mPCIe, и может быть использован хост-стороной.

Сброс

Активно-высокоуровневый вход RESET модуля концентратора RAK2247 WisLink LPWAN предназначен для сброса радиочастотных операций, в соответствии со спецификацией SX1301.

Индикация событий

Плата концентратора LPWAN RAK2247 укомплектована тремя зелёными светодиодами, информирующими статус питания (PWR) и активность сессий приёма (Rx) или передачи (Tx).

Антенный РЧ интерфейс

В модуле предусмотрен один РЧ-разъём для LoRa, представляющий собой стандартный коннектор UFL (Hirose U.FL-R-SMT). Поддерживая эфирную передачу (Tx) и приём (Rx), он формирует антенный интерфейс. Импедансная характеристика разъёма 50 Ом.

Функциональное назначение выводов RAK2247 (распиновка)

Физические размеры, мм

Принципиальная схема

Карта RAK2247 основана на эталонном дизайне SX1301 от компании Semtech. Модуль концентратора LoRa оснащается интерфейсом SPI или интерфейсом USB, сигналы которого преобразуемы из SPI в USB 2.0 чипом FT2232H. В зависимости от версии интерфейса, аналогичная ответная часть шины связи должна присутствовать в разъёме PCIe и быть подключенной к управляющему процессору.

Модуль должен питаться от источника постоянного напряжения с характеристиками не менее 3.3 В / 1 А.

Техническая документация

1. Руководство пользователя концентратора RAK2247 MiniPCIe Lora v1.1 (англ., PDF)
2. Как использовать RAK2247 на вашем X86-Linux компьютере (англ., PDF)
3. Результаты радиочастотного тестирования RAK2247 LoRa GF в диапазоне ISM 868 МГц, проводимого в лаборатории Semtech Shanghai LoRaLab (англ., PDF)
4. RAK2247 USB SolidRun(IMX6) Debian быстрый старт (англ., PDF)
5. RAK2247 USB SolidRun(IMX6) Yocto быстрый старт (англ., PDF)

Программное обеспечение

1. RAK2247_uboot_1024M-mt7628 (архив .rar)
2. RAK2247&RAK833-USB-openwrt-ramips-mt7628 (архив .rar)
3. RAK833&RAK2247_SPI_MT7628_OpenWRT_V2.0_20190505-mt7628 (файл .bin)
4. RAK2247 USB Прошивка V4.2.6 на Raspbian OS (архив .zip)
5. RAK2247 USB основной образ на базе SolidRun IMX6 (архив .zip)