LoRa的标准与规范

LoRa的标准与规范

一、LoRaWAN网络协议

LoRaWAN 网络通常采用星状拓扑结构，其中网关(Gateway)转发终端设备(Enddevices)和后台网络服务器之间的消息。网关通过标准 IP 连接来接人网络服务器,而终端则通过单跳的 LoRa 或 FSK 和一个或多个网关通信。虽然主要传输方式是终端上行传输给网络服务器,但所有的传输通常都是双向的。网关也被称作集中器或基站;终端设备又称为节点(Nodes)或传感器(Sensor)。

终端和网关间的通信被分散到不同的信道频点和数据速率上。数据速率的选择需要权衡通信距离和消息时长两个因素,使用不同数据速率的设备互不影响。LoRaWAN的数据速率范围可以为 0.3~50kb/s。为了最大限度地延长终端的电池寿命和扩大网络容量,LoRaWAN 网络使用自适应数据速率(ADR)机制来独立管理每个终端的速率和 RF输出。

每个设备可以在任意可用的信道,任意时间，使用任意数据速率发送数据,只要符合如下规定：

(1)跳频规定:终端的每次传输都使用伪随机方式来改变信道。频率的多变使得系统具有更强的抗干扰能力。

(2)占空比规定:终端要遵守相应频段和本地区的无线电规定中的最大发射占空比要求。例如,欧洲规范中要求所有的终端设备最大发射占空比为 1%;又如某终端发送某数据时的发射时长为 1s,则该终端需要等候 99s 才能进行下一次的发射。

(3)发射时长规定:终端要遵守相应频段和本地区的无线电规定中的最大发射时长要求。如中国规范要求单次发射的时长不能超过 1s。

(4)发射功率规定:终端要遵守相应频段和本地区的无线电规定中的最大发射功率要求,如中国规范要求E.R.P＜50mW。

二、LoRaWAN 类型

如图所示,LoRaWAN 协议分为基础类别 Class A 和可选功能类别 Class BClass C.

 

(1) Class A(双向传输终端): Class A 的终端在每次上行后都会紧跟两个短暂的下接收窗口,以此实现双向传输。终端基于自身通信需求来安排传输时隙,在随机时间的基上具有较小的变化(属于随机多址 ALOHA 协议)。这种 Class A 操作为应用提供了最功耗的终端系统,只要求应用在终端上行传输后的很短时间内进行服务器的下行传输，务器在其他任何时间进行的下行传输都需要等待终端的下一次上行。通常用于低功耗的物联网设备,如水表、气表、烟感、门磁等多种传感器。

(2)Class B(划定接收时隙的双向传输终端):Class B 的终端会有更多的接收时隙除了Class A的随机接收窗口,Class B 设备还会在指定时间打开另外的接收窗口。为了终端可以在指定时间打开接收窗口,终端需