WisGate Developer D4+ RAK7244C Концентратор LoRa EU868/LTE на платформе Raspberry Pi4 4GB

Концентратор RAK7244С WisGate Developer D4+ представляет комплексное, суперэкономичное, мощное, в тоже время компактное и высокоэффективное устройство, всецело ориентированное на эксплуатацию в любом из секторов промышленного IoT. WisGate Developer D4+ RAK7244С многоканальный LoRa-шлюз соответствует самым современным требованиям, предъявляемым к существующим решениям для развёртывания легко масштабируемых беспроводных сетей дальнего радиуса действия LoRaWAN. Шлюз-концетратор WisGate Developer D4+ базируется на новейших электронных компонентах, обеспечивающих высокий уровень стабильности и надёжности устройства. Полностью готовый к работе, LoRa-узел RAK7244С основан на последнем поколении ультрапопулярной цифровой вычислительной платформы Raspberry Pi4, с интегрированным в систему 8-канальным радиотранслирующим модулем RAK2245 PiHAT, функционирующим в региональном диапазоне глобальных безлицензионных частот EU868.

Во встроенном модуле RAK2245Pi HAT шлюза-концентратора RAK7244С WisGate Developer D4+ установлен мощный фронтенд-процессор Semtech SX1301 RF для обработки цифровых сигналов LoRa. Он способен одновременно принимать до 8 пакетов LoRa, отправленных с разными коэффициентами расширения по разным каналам, транслируемых на расстоянии до 10 км в открытой местности, и до 2км в городском окружении. Эта уникальная способность позволяет определять сетям инновационную архитектуру, выгодно отличающуюся от других радиочастотных сетевых стандартов малого радиуса действия. Дополнительно, шлюз-концентратор укомплектован модулем Ublox MAX-7Q спутниковой навигации GPS, расширающий возможности удалённой локализации системы. А также оснащён теплоотводящим радиатором для наилучшей рассеивание тепла и сохранения производительности в условиях повышенной загруженности. Корпус устройства прочный и целиком изготовлен из алюминия.

Сетевой узел LoRa RAK7244 выпускается в трёх вариантах. Базовая модель RAK7244 комплектуется единственной платой LoRa-приёмопередатчика RAK2245 Pi HAT. В расширенную модель RAK7244C добавлен модуль RAK2013 Cellular Pi HAT с функционалом сотовой связи 4G/LTE. Модуль с чипом Quectel EG95 CAT 4 LTE максимально оптимизирован для межмашинных М2М-соединений и IoT-приложений, поддерживает функцию голосовых сообщений VoLTE. Существующий третий вариант RAK7244P усовершенствует базовую модель платой RAK9003 PoE Pi HAT, привнося в узел LoRa крайне полезную возможность получения питания через порт Ethernet, исключая прокладку дополнительных силовых линий.

Совместимый с устройствами классов А и С, концентратор-шлюз WisGate Developer D4+ прекрасно подходит для демонстрации первичных концепций, создания тестовых прототипов, и оценки будущих сценариев развертывания. Благодаря образованному на Raspbian OS, готовому к использованию программному обеспечению, 8-канальный концентратор-шлюз легко подключается к любому стандартному серверу LoRaWAN. Устройство способно работать с безграничным множеством приложений, связанным с интеллектуальными сетями, интеллектуальными фермами, и другими корпоративными приложениями IoT.

Особенности концентратора WisGate Developer D4+ RAK7244С

• Обновленный дизайн корпуса с новым ЦПУ Raspberry Pi 4
• Предварительно собранный, полноценно рабочий шлюз LPWAN
• Поддержка полного стека LoRaWAN 1.0.2
• Поддержка 8 каналов с факторами расширения SF7-SF12
• Поддержка региональной полосы частот: EU868
• Мощность передачи: 27 дБм
• Чувствительность приёмника: -139 дБм
• Интегрированный модуль GPS-модуль Ublox MAX-7Q
• Модуль сотовой связи Quectel EG95 LTE
• Поддержка функции PoE (опционально)

Технические характеристики

• Модель: WisGate Developer D4+ RAK7244C (SKU: 715055)
• ЦПУ модуль: Raspberry Pi4 / 4ГБ
• Спутниковая навигация GPS/GNSS: Ublox MAX-7Q
• Спецификация LoRa
  
  • Модуль: RAK2245 LoRa SX1301
  • Тип модуляции: FSK/LoRa
  • Каналы: 8
  • Чувствительность приема, макс.: -139 дБм
  • Мощность передачи, макс.: 27 дБм
  • Класс LoRaWAN: А, С
  • Частота: 868 МГц, регион EU868
• Спецификация 4G/LTE Европейская версия
  • Чип: Quectel EG95-E, LTE Cat 4 оптимизирован для IoT/M2M
  • LTE FDD: B1/B3/B7/B8/B20/B28A
  • WCDMA: B1/B8
  • GSM/EDGE: B3/B8
• Источник питания
  • DC +5В/3А постоянного тока, порт USB-C
  • PoE IEEE 802.3af DC 42В ~ 57В постоянного тока (опционально)
• Ethernet: RJ45, 10/100/1000 Мбит
• Антенна
  • LoRa: гнездо RP-SMA
  • GPS: гнездо SMA
  • LTE: 2х гнездо RP-SMA
• Интерфейсы RPi
  
  • Порт USB: 2x USB 2.0, 2x USB 3.0, 1x Eth
  • Видео: 2x Micro HDMI с поддержкой 4К
  • Аудио: гнездо 3.5мм jack
  • Слот карт microSD/TF
• Интерфейсы RAK2013
  • Динамик: гнездо 3.5мм jack
  • Микрофон: гнездо 3.5мм jack
  • Наушники: гнездо 3.5мм jack
  • Порт USB: 1 х Type-C
  • Слот карт SIM
  • Управление: кнопки питания PWRKEY, перезапуска RESET
• Материал корпуса: алюминиевый сплав
• Размеры (ДШВ): 92 х 68.3 х 57.2 мм

Комплектация

• RAK7244C WisGate Developer D4+ EU868/LTE 4GB RPi4 - 1шт
• Антенна GPS - 1шт
• Антенна LoRa 868 МГЦ - 1шт
• Антенна LTE - 2шт
• Адаптер питания 100-220В AC / 5В 3А DC - 1шт
• Карта miscroSD 16ГБ - 1шт

Структурная диаграмма приложения с LoRa-концентратором RAK7244C

Диаграмма демонстрирует структуру приложения с LoRa-концентратором RAK7244C, и объясняет общую схематику в сочетании ключевых блоков. Модуль RAK2245 Pi HAT является неотъемлемой частью любого устройства шлюза-концентратора RAK7244C, и обеспечивает все соединения в сетях LoRaWAN. Он получает и передает кадры LoRa, и заботится о модуляции/демодулировании сигналов. Обработка LoRa-кадров, также как и задачи, связанные с высокоуровневым протоколом, выполняется силами встроенной хост-системы с процессором Raspberry Pi4. Полученные и обработанные кадры LoRa отправляются на облачный или локальный сервер LoRaWAN.

Внешние разъёмы коммутации и интерфейсы RAK7244C

RAK2245 Pi HAT

Модуль RAK2245 Pi HAT LPWAN концентратор выполнен в стандартном формате надстраиваемого расширения Pi HAT, используемого в платформе Raspberry, и соединяется с главным процессором при помощи специализированного 40-контактного разъёма GPIO. Приведённая ниже схема показывает аппаратную архитектуру в части LoRa, и описывает интеграцию между RAK2245 и Raspberry Pi.

RAK2013 Pi HAT

Формат модуля RAK2013 совпадает с форматом надстраиваемого расширения Pi HAT, используемого в платформе Raspberry, и соединяется с главным процессором при помощи специализированного 40-контактного разъёма GPIO. Плата RAK2013 Pi HAT поддерживает несколько видов сетевых протоколов сотовой связи LTE. Расширение Cellular RAK2013 может по шине UART передавать любые данные от Raspberry Pi в сотовую сеть. Для функции голосовой передачи VoLTE, имеет встроенный аппаратный аудиокодек, аудиоусилитель, и полный набор соответствующих портов-интерфейсов с простым подключением.

Физические размеры корпуса, мм

Антенна LoRa

Характеристики антенны LoRa

• Коэффициент КНСВ (VSWR): 1:1.5
• Усиление: 2.0 дБи
• Условия эксплуатации и хранения
  
  • температура: -35ºC ~ +80ºC (-40ºC ~ +85ºC)
  • влажность: 0% ~ 95%

Антенна LTE

Характеристики антенны LTE

• Частота (МГц): 700 / 800 / 880 / 960 / 1710 / 1880 / 2170
• Коэффициент КНСВ(VSWR): 9.3 / 4.6 / 3.6 / 4.9 / 9.3 / 4.4 / 15
• Усиление: 1.63 / 1.84 / 1.96 / 2.23 / 0.03 / 0.01 / 1.97
• Крепление: разъём RP-SMA
• Условия эксплуатации и хранения
  
  • температура: -35ºC ~ +80ºC (-40ºC ~ +85ºC)
  • влажность: 0% ~ 95%

Антенна GPS

Характеристики антенны GPS

• Диапазон частот приёма: 1575.42 ± 1.1
• Центральная частота (МГц) с плоскостью заземления 30мм²: 1575.42 ± 3.1
• Ширина канала (МГц) (Обратные потери ≤ -10дБ): ≥10
• Коэффициент КСВН (VSWR) в центральной частоте: ≤2.0
• Усиление (Зенит) (дБи тип.) с плоскостью заземления 70мм²: 4.5
• Поляризация: круговая правая
• Импеданс: 50 Ом
• Частотно-температурный коэффициент (ppm/°C): 0±10
• Условия эксплуатации и хранения
  
  • температура: -35ºC ~ +80ºC (-40ºC ~ +85ºC)
  • влажность: 0% ~ 95%

Характеристики усилителя

• Диапазон частот: 1575.42 МГц
• Усиление: 27 дБ
• КСВН (VSWR): ≤2.0
• Коэффициент шума: ≤2.0 дБм
• Питание: 3 ~ 5В
• Ток потребления: 5±2 мА

Программное обеспечение

1. Репозиторий c образом ОС RPi для RAK7244С

Техническая документация

1. Краткое руководство пользовтеля 8-канального LoRa/LTE шлюза-концентратора RAK7244C
2. RAK7244C Поддерживаемые сетевые серверы LoRa
3. Репозиторий исходного кода RAK LoRa LTE
4. Как записать образ ПО для WisGate Developer D4 RAK7244 на флеш-накопитель