LoRaWAN协议

最新推荐文章于 2025-05-22 10:37:52 发布

究理观心

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分类专栏：通信系统文章标签： LoRa LoRaWAN 物联网 IoT

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/DreamBitByBit/article/details/79905345

LoRaWAN协议是基于LoRa的MAC层规范，定义了物理层与应用层之间的实现。它包括不同类型的终端（Class A、B、C），消息结构，上行和下行的CRC，MAC命令，以及自适应数据速率控制（ADR）。协议中，终端通过上行发送数据后，根据Class类型进行不同方式的下行接收。MAC命令用于定制终端参数，如速率和功率。ADR允许网络根据设备状态调整速率和功率。此外，LoRaWAN还包括安全机制，如加密和完整性保护，确保数据安全。

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  LoRaWAN协议定义了使用LoRa的MAC层规范，处在协议应用层与物理层中间的实现规范。LoRa没有开放的规范化物理层协议，而LoRa物理模块的接口上很多参数都可以进行配置，LoRaWAN同时对一些数据发送格式做了相应的限制。 

 
 物理层消息结构 

  上行带有CRC，而下行没有。 

 
 层间组包格式 

  简要参数说明：DevAddr 为设备地址(包含网络地址信息),Fport复用port域，如果为0表示有效负载为MAC命令，此时FOptsLen为0；FOptsLen:options长度为，FCnt为帧计数；MIC加密完整性检查包含MHDR和FHDR FPort和 FRMPayload;MType为消息类型，指示上下行消息及是否是需要Confirm的消息，如果是confirmed消息则需要回复ACK。Major是LoRaWAN的版本号；ADR 和 ADRAckReq提供服务端用于自适应数据速率控制；ACK确认最新的帧信息；FOpts用于在发送数据时同时携带MAC Command；CID为MAC 命令ID，Args为命令参数；FRMPayload为使用key长128比特AES加密的有效数据。MAC header的最小长度为13字节，最大为28字节；上行没有目标地址，而下行没有源地址。上图不是协议上原始的消息结构图，协议结构图如下，对于每个元素的细节展开参考规范LoRaWAN-v1.1.pdf RFU 填充为0，需要省略的单元MType亦即message type依赖在相应版本Major下的消息类型。FPort如果payload不为空，则FPort必须存在如果FRMPayload只有MAC commands则此域为0。1-223用于上层应有端口，224用于MAC协议测试，225-255留给后续协议扩展。 

 
 三种终端类型 

  三种终端类型，classA、classB、classC，其耗能和数据延时比较如下,而classB和classC的终端可支持组播方式。 

  ClassA类型终端收发方式如下: 在上行发送后，Receive_Dealy误差+/-20微秒时刻进行下行接收，如果网络在RX1和RX2都发送给同一终端数据，则需要发送同帧数据。终端如果在RX1成功接收到检查成功的数据，则不可再在RX2继续接收数据。RX1的频率和速率和上行发送的频率和速率满足一定的函数关系式(在相关流程中说明)，在缺省情况下第一个窗口的数据传输速率和上行发送相同，第二个窗口则采用固定可配置的频率和速率，可以通过MAC Command进行配置。窗口长度至少足够检测下行的preamble，如果检测到下行的preamble，则需要接收到相应frame解调结束。网络需要在RX1或RX2窗口边界才能开始发起数据。终端在前一次上行发送成功后如果没有正确解码到下行数据并且RX2窗口仍未超时的情况下，不可再次出发上行发送。 