LoRaWAN 1.1 网络协议规范 - 1 引言

LoRaWAN 1.1 网络协议规范

LoRaWAN 1.1 版本封稿很久了也没有完整啃过一遍，最近边啃边翻译，趁着这个机会把它码下来。

如果觉得哪里有问题，欢迎留言斧正。

翻译不易，转载请申明出处和链接。

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1 引言

本文档阐述了LoRaWAN网络协议，它是针对电池供电的终端设备（不论移动还是固定位置）进行了优化的。

LoRaWAN网络通常采用星形拓扑结构，其中网关¹(gateways)用于转发终端设备²(end-devices)和中心网络服务器(network server)之间的消息,网络服务器把来自终端设备的数据转发至相应的应用服务器(Application Server)。为了确保无线传输，LoRaWAN协议采用了对称加密，这种加密使用由设备主密钥派生出的会话密钥。设备主密钥的存贮和相关密钥的推导由后台的入网服务器(Join Server)来保证的。

本文档把网络服务器，应用服务器和入网服务器它们视为位于同一处，通过各自不同的网络节点访问这些网络服务并不在本文档的说明范围内，但是这需要后台服务器来实现。

网关通过标准的安全的IP连接接入网络服务器，而终端设备则是通过单跳的LoRa调制或者FSK来和一个或多个网关通讯³。尽管主要的传输方式都是都是由终端设备传输给网络服务器，但是所有的传输一般都是双向的。

终端设备和网关之间的通讯被分散到不同的信道(frequency channels)和数据速率(data rates) 上.数据速率的选择需要在通讯距离、消息时长两者中权衡，以此达到不同数据速率之间的通讯互不干扰，LoRa的数据速率范围可以从0.3kbps到50kbps。为了最大程度的延长终端设备的电池寿命和扩大网络容量，LoRa网络使用自适应速率(adaptive data rate)机制来单独管理每一个终端设备的数据速率和RF输出。

只要遵守一下规定，终端设备可以在任意的时间，以任意的数据速率，使用任意的信道来进行传输：

• 终端设备的每次传输都使用伪随机方式来改变信道。这样导致的频率多变性使得系统具有更强的抗干扰能力。

• 终端设备要遵守占用子频段和当地无线电规定的最大发射占空比要求。

• 终端设备要遵守占用子频段以及当地无线电规定的最大发射时长(空中停留时间)要求。

  备注： 占用子频段的最大发射占空比和最大发送时长以不同区域特性的定义在[LoRaWAN区域特性参数文档]

1.1 LoRaWAN 类别(Classes)

所有的LoRaWAN设备必须至少实现本文档描述的Class A的功能。此外也可以实现本文档中描述的Class B或Class C以及后续规定的可选功能。但是在任何情况下，LoRaWAN设备都必须兼容Class A。

1.2 约定

关键字必须(MUST)、不能(MUST NOT)、要求(REQUIRED)、应该(SHALL)、不应该(SHALL NOT)、可能(SHOULD)、不可能(SHOULD NOT)、推荐(RECOMMENDED)、可以(MAY)、可选的(OPTIONAL)在本文档将按照RFC 2119的规定来解释。

MAC指令的格式为LinkCheckReq(粗斜体),位和位域的格式为FRMPayload(粗体) ，常量的格式为RECEIVE_DELAY1(大写偏大)，变量的格式为N(斜体)。

在本文档中，

• 所有多字节段的字节序均采用小端模式
• EUI是8字节段，采用小端模式传输
• 默认情况下，RFU保留位都设为0并且接收端应该忽略。

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¹网关也被称为集中器或基站。

²终端设备也被称为节点。

³本文档没有对中间元素(中继器)进行描述，但是对于因封装开销的有效负载却体现在本文档。中继器要求使用LoRaWAN作为回程机制。