Lora技术特点
速率
同时接收的特点
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LoRa采用分频技术，基站核心模块SX1301能同时开通八个带宽为125kHz的频道和终端进行通信。SX1301通过两片SX125x进行无线信号的接收和发送,SX125x接收到无线信号后，通过采样总线传给八个通信信道(总共有十个信道，但用于和终端通信的只有八个信道)，每个信道都能独立的对其对应的频率进行采样。所以不同信道之间的通信不会产生通信冲突
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相同信道上使用不同通信速率通信不会产生通信冲突
每个信道将采样到的数据通过交换设备传给一个能对所有信道、所有传输速率的前导码搜索引擎进行处理，这个前导码搜索引擎能对八个信道上的六种传输频率进行同时搜索。前导码搜索引擎在搜索到前导码后，就将相应的报文交给八个 LoRa解调器中的一个进行信号的解调。每个解调器可以解调任何信道上任何传输速率的报文，但最多只能八个解调器同时工作(数量可以通过配置调整) [26。 -
扩频技术的作用有两个。一是将发送的数据与扩频码相乘，增加传输的字节量从而降低误码率;二是设备之问是有正交的扩频因子发送数据，实现同一网络中多个设备能同时传输数据，从而增加网络的吞吐量
LoRa 作为低功耗、远距离传输技术的代表，使用扩频技术主要是为了降低误码率，通过扩频技术来增强低功率发送数据过程对干扰的抵抗能力。在 LoRa 技术中为了使基站能同时检测多种传输速率的前导码。除了 SF7-12 这六种扩频因子正交之外，同一传输速率下的终端都采用相同的扩频因子。因此，同一信道，同一传输速率的终端同时传输数据，一定会产生通信冲突。针对使用相同信道、使用同一传输速率的终端和基站之间的通信冲突，
终端程序中的关键词
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MCPS ： MAC Common Part Sublayer ,MCPS services for data transmissions and data receptions
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MLME ： MAC layer management entity, MLME services to manage the LoRaWAN network.
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MIB ： MAC information base,The MIB is responsible
to store important runtime information and holds the configuration of the LoRaMAC layer.
网关代码分析
协议：GWMP ：“Gateway Message Protocol”，
分为三类
| 消息类型 | 消息作用 | 消息方向 | 应答消息 |
|---|---|---|---|
| PUSH_DATA | 上行数据 | GW -> NS | PUSH_ACK |
| PULL_DATA | 周期心跳 | GW -> NS | PULL_ACK |
| PULL_RESP | 下行数据 | NS -> GW | TX_ACK |
疑问： TX_ACK是本地rf发送后才发送还是gw接收就发送？
**答案：**是后者，具体：The TX_ACK message is sent by a gateway to the network server as an acknowledgement to a received PULL_RESP message.
sever、网关信息流
网关与服务器之间的信息流
上行去重如何实现？
问：如果同一个环境中有多个网关多个节点，节点是怎么确定和哪个网关进行通信的呢？是选择信号好的那个还是与上行数据会发送给每一个网关呢？ 同样的NS下行数据时是与上行数据的那个网关进行通信吗？还是说有可能会选择其他网关呢？
答：如下图所示，在 LoRaWAN 协议中，一个节点的上行数据包会被信号覆盖范围内的所有 LoRa 基站（实例为 3 台）接收，这些基站会将这个数据包转发给 LoRa Server
LoRa Server 接收这些数据包时，它会发现节点 ID（EUI） 和 数据包 FCnt 是一致的，它意识到这是重复的数据包，因此，它选择一个信号质量（SNR 和 RSSI）最强的数据包。
这称之为 LoRa Server 去重。
如果有下行的数据包，服务器也会选择信号质量（SNR 和 RSSI）最强的基站下发给节点，本例为中间的基站。
ADR
LoRa网络允许终端采用任何可能的数据速率。LoRaWAN协议利用该特性来优化固定终端的 数据速率。这就是自适应数据速率(Adaptive Data Rate (ADR))。当这个使能时，网络会优化 使得尽可能使用最快的数据速率。 移动的终端由于射频环境的快速变化，数据速率管理就不再适用了，应当使用固定的数据速 率。 如果ADR的位字段有置位，网络就会通过相应的MAC命令来控制终端设备的数据速率。如果 ADR位没设置，网络则无视终端的接收信号强度，不再控制终端设备的数据速率。ADR位可 以根据需要通过终端及网络来设置或取消。不管怎样，ADR机制都应该尽可能使能，帮助终 端延长电池寿命和扩大网络容量。
下行同步网络的原理
对于一个支持ClassB的网络，所有网关必须同步广播一个信标，以给所有终端提供一个参考 时间。基于这个时间参考，终端可以周期性地打开接收窗口，下文称之为“ping slot”，这 个“ping slot”被网络建设者用于发起下行通信。网络使用ping slots其中之一来发起下行通讯的 行为，称之为“ping”。用来发起下行通讯的网关，是network server根据终端最近一次上行包 的信号传输质量来选择的。基于此，如果终端根据广播的信标帧发现网络发生了切换(通信的 网关发生了变化)，它必须发出上行帧给network server，以使server端更新下行路径的数据 库。
classB时间同步精度
在从 Class A 切换到 Class B 之前，终端必须首先接收一个网络的信标来将它自身的时间基 准与网络时间进行校准。 一旦处于 Class B 模式，终端必须定期地去搜索并且接收一个网络信标，以消除自身内部基 准时间相对于网络时间的任何漂移。 Class B 模式的设备也许会短暂性地无法接收信标(超出与网关的通信范围，存在干扰，…）在 这种情况之下，终端必须考虑它内部时钟可能产生的漂移，逐步地加大信标和ping时隙的接收 窗口时间。 例如，一个设备精度为 10ppm 的内部时钟每个信标周期(128s)就会有+/-1.3ms的漂移。
classB下行可以用时间
为了使 Class B模式能够正常运行，终端必须以信标规定的精准时刻打开接收时隙窗口。这章 节定义了所需的时序操作。 两个连续的信标起始点之间的间隔称为信标周期。信标帧的传输以 BEACON_RESERVED 时 间间隔的起始端对齐。每个信标都有一个保护时间间隔，在该时间间隔之内是没有 ping 时隙 的。保护间隔的长度对应于允许帧在空中的最长时间。这样就能保证在保护时间之前的一个 ping 时隙内发起的下行数据帧总是有时间去完成传输而不与信标的传输发生冲突。因此用于 ping时隙的时间间隔是从 BEACON_RESERVED 时间间隔的末尾节点到下一 BEACON_GUARD 时间间隔的起始节点。
信标帧在空中的时间实际上是远小于 BEACON_RESERVED 时间间隔的，目的是将来用于添 加网络管理广播帧。
BEACON_WINDOW 时间间隔被划分为2^12=4096个小时段，每一段时长为 30ms，所有时 段的编号从0~4095。
每个使用时隙号N的终端必须在Beacon start开始之后的 Ton 秒打开它的接收窗口，Ton的 计算公式如下: Ton = beacon_reserved + N * 30ms
N 称为时隙编号。 最后一个 ping 时隙时段(编号为4095)的开始时间是在 beacon start 后的beacon_reserved + 4095 * 30 ms = 124970ms或者下一个信标开始前的3030ms/
- pingNb在一个beacon period（128s）内终端会打开多少次接收窗口，范围是 0-128
- pingPeriod 在一个beacon period（128s）对应 2的12次方即4096个beacon windows中，单个接收窗口占用多少个ping windows（单个ping window耗时30ms）
- pingOffset 指终端在beacon period开始后随机延时N个 slotLen(30ms),N的范围为 0-pingPeriod
信标下发
疑问：信标下发也是利用多信道实现吗？？
网关发送道netserver的状态数据
ppm含义
1 ppm指的是每隔1million clock会产生一个clock的偏移。 即100万误差1
假设有一个50HZ的时钟，总有5ppm的频率误差，那么当它用于实时时钟时，每日引起的走时误差为：5*（(24*60*60）/1000000)=0.432s，即每日的走时误差不超过0.5s
lora 1301是1M晶振 20ppm误差，那么1小时最多误差时间为：20* （(60*60）/1000000)= 0.072 s即72ms
1分钟误差为20* （(60）/1000000)= 0.00012s 即12us
cat ptl_debug_2022-04-07_20\:17\:34 | grep -A 25 "*node_addr_g
et begin"
tail -f ptl_debug_2022-04-07_20\:17\:34 | grep "join"
tail -f ptl_debug_2022-04-07_20\:17\:34 | grep -A 4 "scan_decode
时钟同步流程
1 GPS线程
thread_gps是一个线程，内部循环读取gps串口输出的ubx和nmea数据（连续执行，只要串口有数据就执行）
读到数据后，
lgw_parse_ubx解析ubx数据 (提供GPS时间)，写入全局变量gps_iTOW,gps_fTOW，解析成功后调用 gps_process_sync
lgw_parse_nmea解析nmea数据（提供UTC时间和定位经纬度），写入全局变量
static short gps_yea = 0; /* year (2 or 4 digits) */
static short gps_mon = 0; /* month (1-12) */
static short gps_day = 0; /* day of the month (1-31) */
static short gps_hou = 0; /* hours (0-23) */
static short gps_min = 0; /* minutes (0-59) */
static short gps_sec = 0; /* seconds (0-60)(60 is for leap second) */
static short gps_dla = 0; /* degrees of latitude */
static double gps_mla = 0.0; /* minutes of latitude */
解析成功后调用 gps_process_coords
在gps_process_sync中
调用lgw_gps_get得到gps同步后的utc和gps时间
lgw_get_trigcnt得到1301的cnt
执行 lgw_gps_sync 利用上边的utc gps cnt得到 time_reference_gps也就是参考时间，参考时间包含linux系统时间，从gps得到的utc时间gps时间和从1301读取的count_us以及一个时钟误差
time_reference_gps->systime = time(NULL);
time_reference_gps->count_us = count_us;
time_reference_gps->utc.tv_sec = utc.tv_sec;
time_reference_gps->utc.tv_nsec = utc.tv_nsec;
time_reference_gps->gps.tv_sec = gps_time.tv_sec;
time_reference_gps->gps.tv_nsec = gps_time.tv_nsec;
time_reference_gps->xtal_err = slope;
注意slope的计算
cnt_diff = (double)(count_us - ref->count_us) / (double)(TS_CPS); /* uncorrected by xtal_err 未被xtal错误纠正*/
utc_diff 
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