项目简介
LoRa是一种低功耗长距离无线通信技术,主要面向物联网(IoT)或M2M等,是应用于低功耗广域网(LPWAN) 的重要无线技术。LoRa无线通信技术主要具有特点:(1)长距离,在密集城市环境下,LoRa基站和网关具有较强的穿透能力;在空旷郊区终端节点传感器与距离可达15~30公里,甚至更远。(2)低成本,LoRa前期的基础建设和运营成本,以及终端节点传感器的成本低。(3)标准化,LoRaWAN保证了应用间的互操作性,物联网方案提供商和电信运营商可以加速采用和部署。(4)低功耗,LoRaWAN协议专为低功耗而开发,电池寿命可达数年。基于LoRa无线通信技术的LoRa数据传输模块主要具有数据获取功能和数据传输功能。LoRa数据传输模块安装于水表、气表、压力表等数据采集设备上,通过数据采集设备的标准接获取数据,所获数据即明文。之后,LoRa数据传输模块采用存储的加密算法对明文加密,获得密文。密文经编码后,通过LoRa射频单元进行前向纠错编码和扩频调制,再通过无线电波发射。区域内部署的网关接收发射数据,所接收数据通过有线宽带网络传输到网络服务器进行解密,将解密后数据转发或本地存储。目前市面上的LoRa数据传输模块主要包括主控单元(MCU)和LoRa射频单元(RF)。用来对明文进行加密的密钥存储于MCU的寄存器中,数据加密则通过存储于MCU中的加密算法实现。由于密钥存储于MCU的寄存器内,通过外部电路可获取密钥,导致密钥易泄露。由于数据加密通过软件程序实现,加密过程容易被跟踪、破解,使得使用时存在一定的局限性。针对相关技术中的问题,本实用新型的目的是提出一种机联网LORA模块,以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
2、技术原理及性能指标
本实用新型的技术方案是这样实现的:
一种机联网LORA模块,包括MCU和安全芯片,MCU与安全芯片通过UART接口相连接,其中,MCU分别双向连接有网络传输模块、DDR、EMMC、LoRa基带芯片和LoRa信号收发芯片,且MCU通过UART接口连接有数据采集模块,MCU通过SPI接口连接有LoRa射频单元,LoRa射频单元双向连接有阻抗匹配网络,阻抗匹配网络连接有石英晶振,安全芯片双向连接有温度补偿晶振TCXO,温度补偿晶振TCXO双向连接有电源管理芯片,且安全芯片连接有MOS管,MOS管与MCU相连接,MOS管连接有VCC。
进一步的,LoRa射频单元连接有无线传输接口。MCU为STM32L151xE型号MCU。LoRa射频单元为SX1278芯片。MCUUART接口用于明文数据传输,SPI接口用于密文数据传输。安全芯片为HYM4616B2芯片。
3、 技术的创造性与先进性
本实用新型的有益效果:通过整体的转配,密钥封装于安全芯片内部,无法直接通过外部访问获得密钥,从而可避免密钥泄露,另外通过安全芯片进行硬件加密,加密过程不易被跟踪、破解。此外若外部攻击者获知了明文、密文及所使用的加密算法,无法破解密钥,不易被外部攻击者读取或更改,有较高的物理安全性,使得大大节省了研发成本,加强了模块网关的功能,提高了网关的使用效率,一个网关和与之相连的若干节点即可组成完整地LoRaWAN协议。
4、技术的成熟程度,适用范围和安全性
本实用新型专利为一种机联网LORA模块,本实用新型利用系统上的优势,通过整体的转配,密钥封装于安全芯片内部,无法直接通过外部访问获得密钥,从而可避免密钥泄露,另外通过安全芯片进行硬件加密,加密过程不易被跟踪、破解。本系统技术处于成熟阶段,适用性能较好,可以广泛应用各大通信设备中。
5、应用情况及存在的问题
本实用新型专利由公司自主研发,其开发采用项目经理负责下的小组协调机制进行,由项目经理牵头组建相关技术人员构成的项目小组,在分工明确的基础上,相互配合。在经费管理上,按公司研发项目立项管理制度、研发项目费用核算管理制度操作规范,利用企业自有资金,由公司自主立项,实行专款专用,保证项目顺利实施。本技术转化了多款新产品,已进行产业化应用,客户满意度极高,产品技术创新,产品性能稳定,不存在设计问题。
6、历年获奖情况
无
交易安全保障
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