LoRa的常见问题和点评汇总，LoRa物联网的细节说明 (lora调试)
编辑:rootadmin
LoRa协议架构图。（燚智能点评：普通物联网用户知道有ClassABC就足够了，协议部分LoRa模组厂和*厂家已经做完了。）LoRaWAN是为LoRa远距离通信网络规划的一套通讯协议和*架构。
可以看到一个LoRaWAN网络架构中包含了终端、基站、NS(网络服务器)、使用服务器这四个部分。基站和终端之间采用星型网络拓扑，由于LoRa的长距离特点，它们之间得以运用单跳传输。在终端部分官方列了6个典型使用，有个细节，你会发现终端节点可以同时发给多个基站。基站则对NS和终端之间的LoRaWAN协议数据做转发处理，将LoRaWAN数据分别承载在了LoRa射频传输和Tcp/IP上。（燚智能点评：LoRa的架构和*差不多：终端+基站的模式。LoRa都是星形网络，没有mesh网络。LoRa设备要通过*的4G、Wifi、网线等接入公网。其中“LoRa模块+*+数据中转传输”部分，已经有大量成熟搞定方案。MCU连接LoRa网络，跟连接2G和NB-IoT网络的方式是相似的，重新照着模块AT指令写一遍就好了。如果上FreeRTOS之类的小*，大部分*厂家有参考代码可以直接搬过来用。）LoRa实际使用的几个参数：（燚智能点评：市区普通场景用NB-IoT足够了，山里的牧场、科考队之类的用LoRa比较好，范围足够大。功耗上看多久上报一次数据，mAh的电池支撑LoRa*工作几个月肯定没问题。都用上LoRa了，相信数据发送频率和数据量都不会有多大的，所以容量、速度这些参考一下即可。）传输距离：市区2～5公里，郊区公里。工作电流：仅射频收发器，睡眠时0.2uA，接收时mA，发送时mA@+dBm，mA@+7dBm，发送时的工作电流与发射功率有关。节点容量：上万（tensofthousands），与节点的数据发送频率有关。速率：中国，bits/s~kbits/s（LoRa调制），kbits/s（FSK调制），LoRa调制最大速率相当于串口波特率，FSK调制最大速率相当于串口波特率。频谱：中国，MHz~MHz。ClassABC三个模式，用好LoRa的关键！ClassA上下行的时序图，现在接收窗口RX1一般是在上行后1秒开始，接收窗口RX2是在上行后2秒开始。（燚智能点评：终端有数据了，就上报，顺便收一下服务器下发的指令。终端没数据的时候，服务器下发不了指令。适合用在智能井盖、智能垃圾桶、传感器等场景，你可以几天才发一个数据上去，省电的很。）ClassC和A基本是相同的，只是在ClassA休眠的期间，它都打开了接收窗口RX2。（燚智能点评：几乎随时都可以接收数据。只干活不睡觉，功耗自然就高了。考虑到m*别的接收电流，不是长供电的设备最好别用这个模式。）ClassB的时隙则复杂一些，它有一个同步时隙beacon，还有一个固定周期的接收窗口ping时隙。如这个示例中，beacon周期为秒，ping周期为秒。（燚智能点评：看起来复杂，实际上就跟NB-IoT的eDRX模式差不多，隔几十秒收一个数据。其他时候都在休眠。功耗低、服务器下发数据延时也不大。适合*、开关等场景。既不用接电，也能够“还算及时”的控制设备。）ClassB用的最多，也最复杂，看一下B模式的技术细节：（燚智能点评：总结下来就两句话：终端和基站约定一个时间下发数据，终端和基站依靠beacon信号校对时间，确保约定的时间不会错位。下文的节点是终端设备、NS是数据服务器、*就是LoRa基站）ClassB的目的是使得节点具有在预定时间打开接收窗口（称之为pingslot）的能力。一个支持ClassB的网络，所有的*都必须同步发送beacon。NS选择哪个*来发起下行，基于节点的最后一次上行的RSSI，因此，节点在移动并检测到收到的beacon（节点可以识别出收到的beacon来自于哪个*）发生变化时，节点必须发起一次上行（通常发一个空的上行帧）强迫NS更新NS下行路由（NS->某*->节点）。节点工作在ClassB之前，下面信息必须告诉NS：节点ping-slot默认周期、DR（数据速率）、频道。同一网络，所有*发送beacon是同时的，这来源于GPS时间的唯一性。节点是有可能“收到”多个*的beacon（内容整理自网络，点评来自燚智能硬件开发网）所有节点都以ClassA入网。节点的使用软件可决定切换到ClassB，按照如*程：（图片见上图）1.节点使用层请求LoRaWAN层切换到ClassB。节点的LoRaWAN层搜索beacon并返回结果（BEACON_LOCKED或者BEACON_NOT_FOUND）。LoRaWAN层可运用DeviceTimeReqMAC指令加快beacon搜索过程。2.一旦进入ClassB模式，节点所有上行帧的FCTRL_ClassB（FCTRL域中位ClassB）都置1，从而告知NS本节点已进入ClassB模式。节点MAC层将自动在每个beacon和ping时间窗打开接收。节点成功收到beacon后，LoRaWAN层会把beacon内容和RSSI传给使用层；节点在pingslot成功收到下行后，处理方式同ClassA下行。LoRaWAN层在组织beacon和ping时会考虑最大可能时钟偏差。3.移动节点必须周期通知NS更新下行路由，通常是发送一个空的上行帧。比周期发送更高效的办法是，使用层检测到beacon内容变化时主动发起上行。当然，节点需要在beacon接收和此上行之间增加一个0-s的随机延迟（以防止多个移动节点同时发上行引起*性冲突）。4.任意时刻，NS可通过PingSlotChannelReqMAC指令修改节点的ping频率和速率。5.任意时刻，节点可修改ping周期：首先必须临时结束ClassB*作（上行FCTRL_ClassB清0）并发送PingSlotInfoReq指令到NS，NS对此命令回复ACK之后，节点可运用新的ping周期重新开始进入ClassB*作。6.一段时间节点未收到beacon之后，节点MAC层必须通知使用层当前MAC已切换到ClassA。同时，LoRaWAN层也不再设置上行FCTRL_ClassB。使用层可以周期性尝试切回ClassB（重新从上述第1步即搜索beacon开始）。收不到Beacon如何维修？多收一会。（燚智能点评：LoRa终端和LoRa基站之间的时间同步，是LoRa比NB更省电的核心要素。NB不需要同步，是因为NB终端会定期向服务器发心跳。LoRa一旦约定好了时间，基站就默认设备一定会在那个时间点接收，所以需要严格的时间同步。Beacon则是时间同步的最关键的地方。）节点由ClassA切换到ClassB之前必须收到beacon，进入ClassB之后还需要周期搜索/接收beacon，从而同步时钟。ClassB节点可能临时收不到beacon，此时节点要慢慢加宽beacon和ping的接收窗。如果收到beacon后2小时收不到新的beacon，节点需运用内部时钟保持同步。运用温度传感器可以进一步降低节点内部时钟晶振的误差。Beacon周期内部的时序两个连续beacon起点之间时间差称之为beacon周期。Beacon周期s，减去5.s，剩余.s为ping可用时间。.s=*msGuardtime是给上一次ping用的，保证ping完成后才能进行beacon发送。beaconreserved是给beacon用的，保证beacon完成后才能进行ping发送。（内容整理自网络，点评来自燚智能硬件开发网）
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LoRaWAN网络架构可以看到一个LoRaWAN网络架构中包含了终端、基站、NS(网络服务器)、使用服务器这四个部分。基站和终端之间采用星型网络拓扑，由于LoRa的长距离特点，它们之间得以运用单跳传输。在终端部分官方列了6个典型使用，有个细节，你会发现终端节点可以同时发给多个基站。基站则对NS和终端之间的LoRaWAN协议数据做转发处理，将LoRaWAN数据分别承载在了LoRa射频传输和Tcp/IP上。（燚智能点评：LoRa的架构和*差不多：终端+基站的模式。LoRa都是星形网络，没有mesh网络。LoRa设备要通过*的4G、Wifi、网线等接入公网。其中“LoRa模块+*+数据中转传输”部分，已经有大量成熟搞定方案。MCU连接LoRa网络，跟连接2G和NB-IoT网络的方式是相似的，重新照着模块AT指令写一遍就好了。如果上FreeRTOS之类的小*，大部分*厂家有参考代码可以直接搬过来用。）LoRa实际使用的几个参数：（燚智能点评：市区普通场景用NB-IoT足够了，山里的牧场、科考队之类的用LoRa比较好，范围足够大。功耗上看多久上报一次数据，mAh的电池支撑LoRa*工作几个月肯定没问题。都用上LoRa了，相信数据发送频率和数据量都不会有多大的，所以容量、速度这些参考一下即可。）传输距离：市区2～5公里，郊区公里。工作电流：仅射频收发器，睡眠时0.2uA，接收时mA，发送时mA@+dBm，mA@+7dBm，发送时的工作电流与发射功率有关。节点容量：上万（tensofthousands），与节点的数据发送频率有关。速率：中国，bits/s~kbits/s（LoRa调制），kbits/s（FSK调制），LoRa调制最大速率相当于串口波特率，FSK调制最大速率相当于串口波特率。频谱：中国，MHz~MHz。ClassABC三个模式，用好LoRa的关键！ClassA上下行的时序图，现在接收窗口RX1一般是在上行后1秒开始，接收窗口RX2是在上行后2秒开始。（燚智能点评：终端有数据了，就上报，顺便收一下服务器下发的指令。终端没数据的时候，服务器下发不了指令。适合用在智能井盖、智能垃圾桶、传感器等场景，你可以几天才发一个数据上去，省电的很。）ClassC和A基本是相同的，只是在ClassA休眠的期间，它都打开了接收窗口RX2。（燚智能点评：几乎随时都可以接收数据。只干活不睡觉，功耗自然就高了。考虑到m*别的接收电流，不是长供电的设备最好别用这个模式。）ClassB的时隙则复杂一些，它有一个同步时隙beacon，还有一个固定周期的接收窗口ping时隙。如这个示例中，beacon周期为秒，ping周期为秒。（燚智能点评：看起来复杂，实际上就跟NB-IoT的eDRX模式差不多，隔几十秒收一个数据。其他时候都在休眠。功耗低、服务器下发数据延时也不大。适合*、开关等场景。既不用接电，也能够“还算及时”的控制设备。）ClassB用的最多，也最复杂，看一下B模式的技术细节：（燚智能点评：总结下来就两句话：终端和基站约定一个时间下发数据，终端和基站依靠beacon信号校对时间，确保约定的时间不会错位。下文的节点是终端设备、NS是数据服务器、*就是LoRa基站）ClassB的目的是使得节点具有在预定时间打开接收窗口（称之为pingslot）的能力。一个支持ClassB的网络，所有的*都必须同步发送beacon。NS选择哪个*来发起下行，基于节点的最后一次上行的RSSI，因此，节点在移动并检测到收到的beacon（节点可以识别出收到的beacon来自于哪个*）发生变化时，节点必须发起一次上行（通常发一个空的上行帧）强迫NS更新NS下行路由（NS->某*->节点）。节点工作在ClassB之前，下面信息必须告诉NS：节点ping-slot默认周期、DR（数据速率）、频道。同一网络，所有*发送beacon是同时的，这来源于GPS时间的唯一性。节点是有可能“收到”多个*的beacon（内容整理自网络，点评来自燚智能硬件开发网）所有节点都以ClassA入网。节点的使用软件可决定切换到ClassB，按照如*程：（图片见上图）1.节点使用层请求LoRaWAN层切换到ClassB。节点的LoRaWAN层搜索beacon并返回结果（BEACON_LOCKED或者BEACON_NOT_FOUND）。LoRaWAN层可运用DeviceTimeReqMAC指令加快beacon搜索过程。2.一旦进入ClassB模式，节点所有上行帧的FCTRL_ClassB（FCTRL域中位ClassB）都置1，从而告知NS本节点已进入ClassB模式。节点MAC层将自动在每个beacon和ping时间窗打开接收。节点成功收到beacon后，LoRaWAN层会把beacon内容和RSSI传给使用层；节点在pingslot成功收到下行后，处理方式同ClassA下行。LoRaWAN层在组织beacon和ping时会考虑最大可能时钟偏差。3.移动节点必须周期通知NS更新下行路由，通常是发送一个空的上行帧。比周期发送更高效的办法是，使用层检测到beacon内容变化时主动发起上行。当然，节点需要在beacon接收和此上行之间增加一个0-s的随机延迟（以防止多个移动节点同时发上行引起*性冲突）。4.任意时刻，NS可通过PingSlotChannelReqMAC指令修改节点的ping频率和速率。5.任意时刻，节点可修改ping周期：首先必须临时结束ClassB*作（上行FCTRL_ClassB清0）并发送PingSlotInfoReq指令到NS，NS对此命令回复ACK之后，节点可运用新的ping周期重新开始进入ClassB*作。6.一段时间节点未收到beacon之后，节点MAC层必须通知使用层当前MAC已切换到ClassA。同时，LoRaWAN层也不再设置上行FCTRL_ClassB。使用层可以周期性尝试切回ClassB（重新从上述第1步即搜索beacon开始）。收不到Beacon如何维修？多收一会。（燚智能点评：LoRa终端和LoRa基站之间的时间同步，是LoRa比NB更省电的核心要素。NB不需要同步，是因为NB终端会定期向服务器发心跳。LoRa一旦约定好了时间，基站就默认设备一定会在那个时间点接收，所以需要严格的时间同步。Beacon则是时间同步的最关键的地方。）节点由ClassA切换到ClassB之前必须收到beacon，进入ClassB之后还需要周期搜索/接收beacon，从而同步时钟。ClassB节点可能临时收不到beacon，此时节点要慢慢加宽beacon和ping的接收窗。如果收到beacon后2小时收不到新的beacon，节点需运用内部时钟保持同步。运用温度传感器可以进一步降低节点内部时钟晶振的误差。Beacon周期内部的时序两个连续beacon起点之间时间差称之为beacon周期。Beacon周期s，减去5.s，剩余.s为ping可用时间。.s=*msGuardtime是给上一次ping用的，保证ping完成后才能进行beacon发送。beaconreserved是给beacon用的，保证beacon完成后才能进行ping发送。（内容整理自网络，点评来自燚智能硬件开发网） 标签: lora调试
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