码灵的博客

1 什么是LoRa2 LoRa调制解调技术3 什么是loraWAN4 LoRa和LoRaWAN详细介绍5 LoRaWAN 物理层（PHY）详解6 LoRaWAN MAC帧格式详解7 LoraWAN MAC控制命令详解8 LoRaWAN 设备入网流程详解（OTAA和ABP）9 LoRaWAN 自适应速率(ADR)技术10 LoRaWAN Class A类设备分析11 LoRaWAN 中国地区文件详细解读12 Lora学习资料汇总13 lor

为了保持GPS时间与国际原子时（TAI）和协调世界时（UTC）的同步，GPS引入了跳秒调整。总体而言，GPS纪元是一个时间标准，用于卫星导航系统，其起点是1980年1月6日。由于GPS周数溢出和跳秒调整，处理GPS时间的设备需要考虑这些因素，以确保准确的时间测量和协调。GPS纪元的起始时间是1980年1月6日0时0分0秒（UTC）。GPS时间是按周计算的。为了更精确地表示时间，GPS使用周内秒来表示一周内的时间。当我们提到"GPS纪元"时，通常指的是全球定位系统（GPS）时间纪元。

同时LoRaWAN是面向全球地区的通讯协议，结合各个国家地区的要求，延伸出每个地区专有的地区文件，不同地区通过不同的地区文件进行区分。比如欧洲使用EU868，EU433，美国使用US915，中国使用CN790和CN470。上行通道-96个，以125kHz为带宽，从470.3MHz以200kHz为步长增长到489.3MHz，DR0-Dr5，CR使用4/5。在实际使用中，上行通道和下行通道可能存在不同程度的干扰，用户可以配置RX1Offset，即窗口1的空速偏移，配置如下表。异频模式下频率分布如下表。

TXParamSetupAns命令应添加到所有上行消息的FOpts字段（如果FPort要么缺失要么大于0），或者添加到FRMPayload字段（如果FPort=0），直到终端设备接收到一个A类下行消息。在发送修改RX2（频率或RX2DataRate字段）的RXParamSetupReq命令后，网络服务器在接收到包含有效的RXParamSetupAns的上行帧之前，不得发送Class C下行消息。它是根据上述公式计算的，该公式可能与规定中定义的传输占空比测量方法不同，规则中可能有这样的限制。

节点设备收到服务端的MAC命令RXParamSetupReq，由于该命令是已确认消息，节点需再次发起一次上行链路回复RXParamSetupAns，而不是立即睡眠。在实际工作中，应用服务器可以通过命令RXParamSetupReq来对节点的接收窗口参数进行修改配置，该消息属于确认消息，节点收到该命令后需回复应答即命令RXParamSetupAns。节点发送确认消息（比如包含报警相关的信息，图中橙色部分），前2次一直未收到服务端的应答，因此重复发送，直至第3次发送后收到服务端的应答。

当ADRACKCnt >= ADR_ACK_LIMIT + ADR_ACK_DELAY时，意味着节点（ADR_ACK_LIMIT + ADR_ACK_DELAY）次上行链路后，都未收到一次服务器的下行链路数据包。当速率降低到规范允许的最低值后，在接下来的ADR_ACK_DELAY次通信中还是未收到服务端的下行链路数据包时，设备节点就会陆续将重发次数，通道掩码，发射功率都恢复为默认值。同时对于已经连接G1的节点，经过ADR的调整，更接近G2的节点此时可以降低SF，进一步增加了信道容量。

本地激活方式是直接连入网络，终端设备和服务器约定好DevAddr，NwkSKey和AppSKey，这样就省去了Join-Request和Join-Accept命令过程。终端设备和服务器通过命令Join-Request和Join-Accept来进行入网流程，最终节点设备会获取到DevAddr，NwkSKey和AppSKey完成激活。终端设备收到命令Join-Accept后，通过该命令中携带的数据，以AppKey作为密钥，通过AES128加密计算出NwkSKey和AppSKey。无需在通过入网命令来激活。

PS：这里补充一点，入网后才会有NwkSKey密钥，Join-Request和Join-Accept的MIC计算是通过APPKey（节点端和服务器端提前写好）加密的，后面单独说明。ClassB - 仅用于上行链路帧，该位置1表示节点通知服务端，自己已经使能Class B设备了，可以开始接收下行ping，具体见后续Class B设备分析。按该字段，MAC帧共分为6种类型：入网请求帧，入网确认帧，未确认上行数据帧，未确认下行数据帧，确认上行数据帧，确认下行数据帧。

如图所示，LoRaWAN是一种开放式网络协议，可提供由LoRa联盟标准化和维护的安全双向通信，移动性和本地化服务。其物理层（PHY）实现与其他设备的通信，目前物理层支持LoRa，FSK，LR-FHSS调制。下图的PHY只标准了LoRa调制，是因为LoRaWAN实际应用中基本都是使用LoRa调制做为物理层。本文会对LoRaWAN的PHY层做一个梳理，需要一定的LoRa调制知识，可以先了解。前导长度8symbols，同步字0x34，编码率4/5是固定不变，另外必须采用显性报文。2.1 LoRa调制。

LoRaWAN 网络和其他网络之间的主要区别在于，终端设备与网络本身配对，而非专用于单个网关。LoRaWAN网络服务器（LNS）管理整个网络，动态控制网络参数以使系统适应不断变化的条件，并建立安全的128位AES连接，用于端到端数据的传输（从LoRaWAN终端设备到最终用户云中的应用程序）以及控制从LoRaWAN终端设备流向LNS（和返回）的流量。终端设备和网关之间没有一一对应关系，相反，同一终端设备可以由该区域的多个网关提供服务，终端设备上行链路数据包将被所有能收到的网关接收，这样的安排降低丢包率。

对于低数据速率（一般指高SF或者低BW），建议当LoRa的码元（symbol）时间大于或等于16.38ms时，需开启低速率优化LDRO，这样会将每个符号的位数将减少为SF=2的配置，以便接收机更好低跟踪LoRa信号。比如7bit值为N，那么码元的起始码片为fN，随后码片逐步递增直至码片f127，然后再从码片f0开始一直到码片f(N-1)。前导码中固定的4.25个码元就是同步字，Semtech节点芯片SX126x/SX127x都可通过寄存器配置不同的同步字，发射和接收双方的同步字需一致才能正常通信。

LoRa技术是由Semtech公司开发，基于扩频频移键控（CSS）调制，这种调制技术可以实现在不同频率上发送长距离和低功耗的信号。通过调整发送功率和传输速率，LoRa设备可以适应不同的应用场景和需求。LoRaWAN（LoRa Wide Area Network）则是基于LoRa射频技术构建的一种低功耗、广域通信协议，用于连接和管理广域范围内的LoRaWAN设备。LoRaWAN为低功耗、长距离、兼容性的物联网通信提供了一种标准化的解决方案。图2 LoRaWAN协议结构层次。

LoRa技术是一种扩频调制技术，也称为Chirp调制，该技术是Semtech公司独有的IP。扩频技术是一种用带宽换取灵敏度的技术，Wi-Fi，ZigBee等都使用了扩频技术，但LoRa调制的特点是接近香农定理的极限，最大效率地提高灵敏度。同时LoRa具有信道活动检测（CAD）功能，即短时间监听附件是否有指定频率和扩频因子的LoRa信号，重要的是该唤醒信号可以低于噪声（有效的避免误唤醒）。另外，需介绍的是，在2019年1月底TTN大会上，实现了地面和卫星的LoRa通信，有兴趣的朋友可以去搜寻了解该事情。

sx1276参考设计、bom、软件、硬件设计资料：https://www.semtech.com/products/wireless-rf/lora-transceivers/sx1276。LoRa技术白皮书：https://www.lora-alliance.org/portals/0/documents/whitepapers/LoRaWAN101.pdf。SX1276数据手册：http://www.semtech.com/apps/filedown/down.php?安信可 RA01和RA02系列。