LoRaWAN 1.1 網絡協議規范 - 1 引言


LoRaWAN 1.1 網絡協議規范

LoRaWAN 1.1 版本封稿很久了也沒有完整啃過一遍,最近邊啃邊翻譯,趁着這個機會把它碼下來。

如果覺得哪里有問題,歡迎留言斧正。

翻譯不易,轉載請申明出處和鏈接。


1 引言

本文檔闡述了LoRaWAN網絡協議,它是針對電池供電的終端設備(不論移動還是固定位置)進行了優化的。

LoRaWAN網絡通常采用星形拓撲結構,其中網關1(gateways)用於轉發終端設備2(end-devices)和中心網絡服務器(network server)之間的消息,網絡服務器把來自終端設備的數據轉發至相應的應用服務器(Application Server)。為了確保無線傳輸,LoRaWAN協議采用了對稱加密,這種加密使用由設備主密鑰派生出的會話密鑰。設備主密鑰的存貯和相關密鑰的推導由后台的入網服務器(Join Server)來保證的。

本文檔把網絡服務器,應用服務器和入網服務器它們視為位於同一處,通過各自不同的網絡節點訪問這些網絡服務並不在本文檔的說明范圍內,但是這需要后台服務器來實現。

網關通過標准的安全的IP連接接入網絡服務器,而終端設備則是通過單跳的LoRa調制或者FSK來和一個或多個網關通訊3。盡管主要的傳輸方式都是都是由終端設備傳輸給網絡服務器,但是所有的傳輸一般都是雙向的。

終端設備和網關之間的通訊被分散到不同的信道(frequency channels)數據速率(data rates) 上.數據速率的選擇需要在通訊距離、消息時長兩者中權衡,以此達到不同數據速率之間的通訊互不干擾,LoRa的數據速率范圍可以從0.3kbps到50kbps。為了最大程度的延長終端設備的電池壽命和擴大網絡容量,LoRa網絡使用自適應速率(adaptive data rate)機制來單獨管理每一個終端設備的數據速率和RF輸出。

只要遵守一下規定,終端設備可以在任意的時間,以任意的數據速率,使用任意的信道來進行傳輸:

  • 終端設備的每次傳輸都使用偽隨機方式來改變信道。這樣導致的頻率多變性使得系統具有更強的抗干擾能力。

  • 終端設備要遵守占用子頻段和當地無線電規定的最大發射占空比要求。

  • 終端設備要遵守占用子頻段以及當地無線電規定的最大發射時長(空中停留時間)要求。

    備注: 占用子頻段的最大發射占空比和最大發送時長以不同區域特性的定義在[LoRaWAN區域特性參數文檔]

1.1 LoRaWAN 類別(Classes)

所有的LoRaWAN設備必須至少實現本文檔描述的Class A的功能。此外也可以實現本文檔中描述的Class B或Class C以及后續規定的可選功能。但是在任何情況下,LoRaWAN設備都必須兼容Class A。

1.2 約定

關鍵字必須(MUST)、不能(MUST NOT)、要求(REQUIRED)、應該(SHALL)、不應該(SHALL NOT)、可能(SHOULD)、不可能(SHOULD NOT)、推薦(RECOMMENDED)、可以(MAY)、可選的(OPTIONAL)在本文檔將按照RFC 2119的規定來解釋。

MAC指令的格式為LinkCheckReq(粗斜體),位和位域的格式為FRMPayload(粗體) ,常量的格式為RECEIVE_DELAY1(大寫偏大),變量的格式為N(斜體)

在本文檔中,

  • 所有多字節段的字節序均采用小端模式
  • EUI是8字節段,采用小端模式傳輸
  • 默認情況下,RFU保留位都設為0並且接收端應該忽略。

1網關也被稱為集中器或基站。

2終端設備也被稱為節點。

3本文檔沒有對中間元素(中繼器)進行描述,但是對於因封裝開銷的有效負載卻體現在本文檔。中繼器要求使用LoRaWAN作為回程機制。


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