「技術(shù)文章」LoRa網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

LoRa是專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)牧餍屑夹g(shù)之一，LoRa網(wǎng)絡(luò)規(guī)范有LoRa物理層技術(shù)(非開(kāi)放技術(shù)由semtech提供)和LoRAWAN(MAC多媒體接入層)開(kāi)放層協(xié)議。

協(xié)議層次
LoRa整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層次如下，Application為應(yīng)用層，常見(jiàn)的LoRaWAN協(xié)議即為L(zhǎng)oRaMAC協(xié)議，協(xié)議定義的終端類(lèi)型有ClassA、ClassB、ClassC三種類(lèi)型，其主要差別ClassA上行觸發(fā)下行接收窗口，只有在上行發(fā)送了數(shù)據(jù)的情形下才能打開(kāi)下行接收窗口；ClassB定義ping周期，周期性進(jìn)行下行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)；ClassC盡可能多地監(jiān)測(cè)下行接收，基本只有在上行發(fā)送時(shí)刻停止下行接收；協(xié)議要求每個(gè)終端必須支持ClassA，而B(niǎo)、C為可選功能，同時(shí)在支持ClassC功能的終端上無(wú)需支持classB類(lèi)型。LoRa的物理層未開(kāi)放，借助一些資料可以大致理解下其物理層技術(shù)；LoRa的設(shè)計(jì)使用ISM(Industrial Scientific Medical),亦即非授權(quán)免費(fèi)頻段。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
LoRa整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為終端、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)幾個(gè)功能，一般LoRa終端和網(wǎng)關(guān)之間可以同過(guò)LoRa無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而網(wǎng)關(guān)和核心網(wǎng)或廣域網(wǎng)之間的交互可以通過(guò)TCP/IP協(xié)議，當(dāng)然可以是有線(xiàn)連接的以太網(wǎng)，亦可以為3G/4G類(lèi)的無(wú)線(xiàn)連接。為了保證數(shù)據(jù)的安全性、可靠性，LoRaWAN采用了長(zhǎng)度為128比特的對(duì)稱(chēng)加密算法AES進(jìn)行完整性保護(hù)和數(shù)據(jù)加密。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

LoRaWAN中Server模塊可以細(xì)分為Join server、Application server和Network Server，只是按照功能來(lái)劃分，實(shí)際中可以是一個(gè)物理整體。Join Server用于終端設(shè)備的請(qǐng)求網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力時(shí)的激活流程，Netwrok Server負(fù)責(zé)和網(wǎng)關(guān)及終端的MAC數(shù)據(jù)交互，Application Server為應(yīng)用層服務(wù)端。規(guī)范提供的參考網(wǎng)絡(luò)模型如下

at home景

roaming場(chǎng)景

與NB-IoT效果對(duì)比
主要類(lèi)比下類(lèi)型功能實(shí)現(xiàn)，來(lái)方便理解，不對(duì)性能等做比較。ClassA只有上行發(fā)送了之后，下行才能發(fā)送數(shù)據(jù)，類(lèi)比于NB-IoT模塊處于PSM(Power Saving Mode)模式下時(shí)，只有終端上行發(fā)送了數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)才能下發(fā)數(shù)據(jù)給終端，此種場(chǎng)景下需要網(wǎng)絡(luò)具有緩存數(shù)據(jù)能力；ClassB模式下，有點(diǎn)類(lèi)似NB-IoT的DRX、eDRX模式，NB模塊的eDRX最大可以配置到2.9小時(shí)，而LoRa的接收周期最大128s；ClassC類(lèi)型終端除了上行發(fā)送時(shí)間外可以一直接收，更接近于NB-IoT的連接態(tài)。