LoRaWAN 1.1 网络协议规范 - 3 物理层帧格式

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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3 物理层帧格式

LoRa术语包含上行消息和下行消息。

3.1 上行消息

上行消息(uplink Message)是由终端发出，并由一个或多个网关转发至网络服务器。

上行消息使用LoRa射频帧的显式模式，即包含LoRa 物理层包头(PHDR)和包头CRC(PHDR_CRC)¹,负载的的完整性校验由CRC来保证。

PHDR, PHDR_CRC和负载的CRC字段是通过射频收发器(transceiver)来嵌入的。

上行PHY:

Preamble

PHDR

PHDR_CRC

PHYPayload

CRC

图2 上行PHY帧格式

3.2 下行消息

下行消息(downLink message)是由服务器发出，通过一个网关转发给单个终端设备²。

下行消息使用LoRa射频帧的显式模式，即包含LoRa物理层包头(PHDR)和包头CRC(PHDR_CRC)³。

下行PHY:

Preamble

PHDR

PHDR_CRC

PHYPayload

图3 下行PHY帧格式

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¹查看LoRa射频收发器的数据手册来了解LoRa射频帧的显性/隐性模式

²本文档不对服务器发送多播消息给大量节点进行描述

³现阶段不进行负载完整性校验，期望数据长度能尽可能短小，以此来减少对ISM频段使用的占空比限制。

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3.3 接收窗口

终端设备在上行传输之后必须开启两个短暂的接收窗口。接收窗口的开始时间是以传输结束为起始点。

图四：终端设备接收间隙时序图

3.3.1 第一接收窗口的信道，数据速率和开始时间

第一接收窗口 RX1 使用的频率和上行频率有关，使用的数据速率和上行数据速率有关。RX1在上行调制完成后的RECEIVE_DELAY1¹秒(+/-20微秒)打开。上行和RX1时隙的下行数据速率之间的关系以不同区域不同特性地被定义在[LoRaWAN区域特性参数文档]。默认的第一窗口的数据速率和最后以此上行的数据速率相同。

3.3.2 第二接收窗口的信道，数据速率和开始时间

第二接收窗口使用固定的可配置的频率和数据速率，在上行调制完成后的RECEIVE_DELAY2¹秒(+/-20微秒)打开。频率和数据速率可以通过MAC命令修改(参见第5章节)。默认的频率和数据速率以不同区域不同特性地被定义在[LoRaWAN区域特性参数文档]。

3.3.3 接收窗口地持续时间

接收窗口的时间长度必须不能少于终端设备的射频收发器能有效检测到下行前导码的时间。

3.3.4 接收方在接收窗口期间的处理

如果在一个接收窗口中检测到前导码，直到下行帧被解调完毕之前，射频接收器保持工作。如果某一帧被检测到并且在随后的第一接收窗口被解调，且这一帧的地址和MIC(完整性)校验通过确认是这个终端设备的，那么终端设备不能再打开第二接收窗口。

3.3.5 网络给终端设备发送消息

如果网络想要发送一个下行消息给终端设备，那么应该准确的在两个接收窗口的起始点发起传输。如果一个下行在两个窗口均传输，那么在每个窗口传输的帧必须相同。

3.3.6 接收窗口的重要事项

终端设备在以下情况之前不能够传输另外的上行消息：

• 前一次传输后在第一窗口或者第二窗口收到下行消息
• 前次传输后的第二接收窗口已经过期(第一窗口或者第二窗口均未收到下行消息)

3.3.7 其他收发协议

节点在LoRaWAN收发窗口阶段可以收发其他的协议，只要终端设备能满足当地要求以及兼容LoRaWAN协议。

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¹RECEIVE_DELAY1和RECEIVE_DELAY2描述在第6章节