Lorawan協(xié)議說(shuō)明書

1、Lorawan協(xié)議說(shuō)明書第1章介紹本文檔描述了 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，是針對(duì)電池供電的終端設(shè)備(不管移動(dòng)還是固定位置)進(jìn)行優(yōu)化的一套網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)通常米用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由拓?fù)渲械木W(wǎng)關(guān)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)終端與后臺(tái)網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)器間的消息。網(wǎng)關(guān)通過標(biāo)準(zhǔn) IP連接來(lái)接入網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，而終端則通過單跳的 LoRa或者FSK來(lái)和一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)通訊。雖然主要傳輸方式是終端上行傳輸給 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，但所有的傳輸通常都是雙向的。終端和網(wǎng)關(guān)間的通訊被分散到不同的信道頻點(diǎn)和數(shù)據(jù)速率上。數(shù)據(jù)速率的選擇需要權(quán)衡距離和消息時(shí)長(zhǎng)兩個(gè)因素，使用不同數(shù)據(jù)速率的設(shè)備互不影響。LoRa的數(shù)據(jù)速率范圍可以從 0.3kbps 到50

2、kbps。為了最大程度地延長(zhǎng)終端的電池壽命和擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)容量，LoRa網(wǎng)絡(luò)使用速率自適應(yīng)(ADR)機(jī)制來(lái)獨(dú)立管理每個(gè)終端的速 率和RF輸出。雖然每個(gè)設(shè)備可以在任意信道，任意時(shí)間，發(fā)送任意數(shù)據(jù)，但需要注意遵守如下 規(guī)定：?終端的每次傳輸都使用偽隨機(jī)方式來(lái)改變信道。頻率的多變使得系統(tǒng)具有 更強(qiáng)的抗干擾能力。?終端要遵守相應(yīng)頻段和本地區(qū)的無(wú)線電規(guī)定中的發(fā)射占空比要求。?終端要遵守相應(yīng)頻段和本地區(qū)的無(wú)線電規(guī)定中的發(fā)射時(shí)長(zhǎng)要求。twowi nter 注：發(fā)射占空比，意思是發(fā)射時(shí)長(zhǎng)占總時(shí)長(zhǎng)的比例。按照無(wú)線電規(guī)定，每個(gè)設(shè)備不能瘋狂發(fā)射霸占信道，總得給別人一點(diǎn)機(jī)會(huì)。這份文檔主要講述協(xié)議細(xì)節(jié)，一些基于各地區(qū)規(guī)定的操

3、作參數(shù)，例如發(fā)射占空比和發(fā)射時(shí)長(zhǎng)等，在另一份文檔LoRaWAN 地區(qū)參數(shù)中做具體描述。將這份文檔 分開，是為了加入新地區(qū)參數(shù)時(shí)不影響基礎(chǔ)的協(xié)議規(guī)范。1.1 LoRaWAN Classes所有的LoRaWAN 設(shè)備都必須至少實(shí)現(xiàn)本文檔描述的Class A功能。另外也可以實(shí)現(xiàn)本文檔中描述的Class B和Class C及后續(xù)將定義的可選功能。不管怎么樣，設(shè)備都必須兼容Class A 。1.2文檔約定MAC命令的格式寫作 LinkCheckReq （粗斜體），位和位域的格式寫作FRMPayload （ 粗體），常量的格式寫作 RECEIVE_DELAY1，變量的格式寫作在本文檔中，?所有多字節(jié)字段的

4、字節(jié)序均采用小端模式? EUI是8字節(jié)字段，采用小端模式傳輸? 默認(rèn)所有RFU保留位都設(shè)為0第2章LoRaWAN Classes類型介紹LoRa是由Semtech面向長(zhǎng)距離、低功耗、低速率應(yīng)用而開發(fā)的無(wú)線調(diào)制技術(shù)。 本文檔中，將 Class A 基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了更多功能的設(shè)備稱為“更高class終端”2.1 LoRaWAN ClassesLoRa網(wǎng)絡(luò)包含基礎(chǔ)LoRaWAN （稱之為Class A ）和可選功能（Class B，ClassC）Applicatio nMACLoRa MACClass A(baseline)Class B (beaoQniClassC(Continucius)MAC o

5、ptionsLoRa ModulationModulationEUEUASRegional ISM bandUS868433915430圖 I.LoRaWAN Classes? 雙向傳輸終端(Class A) : Class A 的終端在每次上行后都會(huì)緊跟兩個(gè)短暫 的下行接收窗口，以此實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。傳輸時(shí)隙是由終端在有傳輸需要時(shí) 安排，附加一定的隨機(jī)延時(shí)(即ALOHA協(xié)議)。這種Class A 操作是最省 電的，要求應(yīng)用在終端上行傳輸后的很短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行服務(wù)器的下行傳輸。服務(wù)器在其他任何時(shí)間進(jìn)行的下行傳輸都得等終端的下一次上行。?劃定接收時(shí)隙的雙向傳輸終端(Class B) : Class B的

6、終端會(huì)有更多的接收時(shí)隙。除了 Class A的隨機(jī)接收窗口， Class B設(shè)備還會(huì)在指定時(shí)間打開 別的接收窗口。為了讓終端可以在指定時(shí)間打開接收窗口，終端需要從網(wǎng) 關(guān)接收時(shí)間同步的信標(biāo) Beacon。這使得服務(wù)器可以知道終端正在監(jiān)聽。? 最大化接收時(shí)隙的雙向傳輸終端(Class C) : Class C的終端基本是一直打 開著接收窗口，只在發(fā)送時(shí)短暫關(guān)閉。Class C的終端會(huì)比Class A和Class B更加耗電，但同時(shí)從服務(wù)器下發(fā)給終端的時(shí)延也是最短的2.2文檔范圍這份LoRaWAN 協(xié)議還描述了與 Class A不同的其他 Class的額外功能。更高Class的終端必須滿足 Clas

7、s A定義的所有功能。注意：物理層幀格式，MAC幀格式，以及協(xié)議中更高class禾口 Class A 相同的內(nèi)容都寫在了 Class A 部分，避免內(nèi)容重復(fù)。第3章PHY幀格式LoRa有上行消息和下行消息。3.1上行消息上行消息是由終端發(fā)出，經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。上行消息使用LoRa射頻幀的嚴(yán)格模式，消息中含有 PHDR禾口 PHDR_CRC 載荷有CRC校驗(yàn)來(lái)保證完整性。PHDR，PHDR_CRC 及載荷 CRC域都通過射頻收發(fā)器加入。CRC上行PHY:PreamblePHDRPHDR_CRCPHYPayload圖2.上行PHY幀格式3.2下行消息下行消息是由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)出，經(jīng)

8、過單個(gè)網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給單個(gè)終端。下行消息使用射頻幀的嚴(yán)格模式，消息中包含PHDR和PHDR_CRC下行PHY:PHYPayloadPreamblePHDRPHDR_CRC圖3.下行PHY幀格式3.3接收窗口每個(gè)上行傳輸后終端都要開兩個(gè)短的接收窗口。接收窗口開始時(shí)間的規(guī)定，是以 傳輸結(jié)束時(shí)間為參考。TransmitRX2圖4終端接收時(shí)隙的時(shí)序圖3.3.1第一接收窗口的信道，數(shù)據(jù)速率和啟動(dòng)。第一接收窗口 RX1使用的頻率和上行頻率有關(guān)，使用的速率和上行速率有關(guān)。RX1是在上行調(diào)制結(jié)束后的 RECEIVE DELAY1秒打開。上行和 RX1時(shí)隙下行速率的關(guān)系是按區(qū)域規(guī)定，詳細(xì)描述在LoRaWAN 地區(qū)參數(shù)

9、文件中。默認(rèn)第一窗口的速率是和最后一次上行的速率相同。332第二接收窗口的信道，數(shù)據(jù)速率和啟動(dòng)。第二接收窗口 RX2使用一個(gè)固定可配置的頻率和數(shù)據(jù)速率，在上行調(diào)制結(jié)束后的RECEIVE_DELAY2 秒打開。頻率和數(shù)據(jù)速率可以通過 MAC 命令（見 第5 章）。默認(rèn)的頻率和速率是按區(qū)域規(guī)定，詳細(xì)描述在 LoRaWAN 地區(qū)參數(shù)文件 中。3.3.3接收窗口的持續(xù)時(shí)間接收窗口的長(zhǎng)度至少要讓終端射頻收發(fā)器有足夠的時(shí)間來(lái)檢測(cè)到下行的前導(dǎo)碼。3.3.4接收方在接收窗口期間的處理如果在任何一個(gè)接收窗口中檢測(cè)到前導(dǎo)碼，射頻收發(fā)器需要繼續(xù)激活，直到整個(gè) 下行幀都解調(diào)完畢。如果在第一接收窗口檢測(cè)到數(shù)據(jù)幀，且這個(gè)數(shù)據(jù)幀的地址和MI