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LoRa技术的网络结构

KA_IX

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发表于 2021-4-21 15:34:10

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1、LoRa是什么LoRa（long range的缩写）是一种由chirp扩频（CSS）技术发展而来的扩频调制技术。是一种远程、低功耗的无线平台，已成为全球物联网（IoT）网络的无线传输技术。

2、LoRa技术的特点

LoRa是专门设计用于物联网无线传输的流行技术之一，LoRa网络规范有LoRa物理层技术(非开放技术由semtech提供)和LoRAWAN(MAC多媒体接入层)开放层协议。

3、LoRaWAN是什么？

LoRaWAN是 LoRa联盟推出的一个基于开源的MAC层协议的低功耗广域网（Low Power Wide Area Network, LPWAN）标准。这一技术可以为电池供电的无线设备提供局域、全国或全球的网络。
LoRaWAN的网络实体分为四个部分: 终端节点、网关、LoRaWAN服务器和用户服务器。

End Node: 终端节点一般是各类传感器，进行数据采集，开关控制等。
Gateway: LoRa网关，对收集到的节点数据进行封装转发。
NetworkServer:主要负责上下行数据包的完整性校验。
ApplicationServer: 主要负责OTAA设备的入网激活，应用数据的加解密。
CustomerServer: 从AS中接收来自节点的数据，进行业务逻辑处理，通过AS提供的API接口向节点发送数据。

3.1 LoRa协议层次

Application，MAC，Modulation，其中Application为应用层，用户自定义的基于LoRaWAN技术的应用程序、软件接口等。常见的LoRaWAN协议即为LoRaMAC协议，协议定义的终端类型有ClassA、ClassB、ClassC三种类型。

Class A

双向（双工）通信终端设备。终端设备允许双向通信，即可以理解成全双工通信。每个终端设备的上行传输会伴随到两个下行接收窗口。终端设备的传输通道是基于其自身通信要求，微调是基于一个随机的时间基准（ALOHA协议）。A所属的终端设备在应用时功耗最低。

Class B

具有预设接收通道的双向通信终端设备。这类设备会在预设时间中开放剩余的接收窗口，为了实现该目的，终端设备会同步从网关接收一个Beacon，通过Beacon将基站与模块的时间进行同步。通过这种方式使服务器清楚终端设备正在接收数据。

Class C

具有最大接收通道的双向通信终端设备，这种终端设备持续开放接收窗口，只在传输时关闭。

4、星型拓扑结构星型拓扑通过网关将消息中继到中央服务器，每个末端节点将数据传输到多个网关。然后网关将数据转发到网络服务器，在网络服务器上执行冗余检测，安全检查和消息调度。
优势：

跟踪简单。由于终端节点向多个网关发送数据，因此不需要网关到网关的通信。
公共网络。这种没配套成对的关系，让中央服务器来解决冲突问题。更适合布署公共网络。

5、LoRa中继组网当LoRa设备在实际应用时，有的因为传输距离不够，又要保持网络连接通畅，确保数据正常收发。此时就有中继组网的方式来解决通信距离不够的问题。

中继组网，可以理解成“桥接”的方式，因为距离太远，不能一次完成数据的正常收发。在其发送和接收中间配置一台设备，将此设备配置成中继模式，此时就将之前太远的距离拆分两部分，实现完美的数据传输“桥接”功能。

在中继过程中，只需要将两者的地址，设置融入到“桥接”者设备中，即两者的地址可以采用高低字节合成的方式，最终实现两者的无线桥接网络通信建立成功。