本文件描述了LORAWAN®网络协议,该协议为电池供电的终端设备进行了优化,这些设备可以是移动的,也可以是安装在固定位置的。
LoRaWAN网络通常采用星形拓扑结构,其中网关1在终端设备和后端的中央网络服务器之间转发传输。网关通过标准的IP连接与网络服务器相连,而终端设备使用单跳射频(RF)通信与一个或多个网关相连。所有的通信通常是双向的,尽管从终端设备到网络服务器的上行通信预计将是主要的通信。
终端设备和网关之间的通信分布在不同的频率通道和数据速率上。选择数据速率是对通信范围和传输时间的权衡;不同LoRa数据速率的通信不会相互干扰。为了使终端设备的电池寿命和整体网络容量最大化,LoRaWAN网络基础设施可以通过自适应数据速率(ADR)方案单独管理每个终端设备的数据速率和射频发射功率。
只要遵守以下规则,终端设备就可以随时使用任何可用数据速率在任何可用信道上进行传输:
终端设备在每次传输时以伪随机方式改变信道。 由此产生的频率分集使系统对干扰更加鲁棒。
终端设备伪随机地改变其传输周期以防止终端设备传输群体的系统同步。
终端设备符合所有当地法规,这些法规管理其在当前运行的频带和子频带中的行为,包括但不限于占空比和驻留时间(传输持续时间)限制。
所有 LoRaWAN 终端设备应至少实现本文档中描述的 A 类功能。 此外,它们可以实现 B 类和/或 C 类,如本文档中所述。
实现 B 类的终端设备称为 B 类能力。 在 B 类中运行时,终端设备被称为支持 B 类。 从禁用 B 类到启用 B 类的转换称为切换到 B 类。
实现 C 类的终端设备称为 C 类能力。 在 C 类中运行时,终端设备被称为支持 C 类。 从禁用 C 类到启用 C 类的转换称为切换到 C 类。
在所有情况下,终端设备都与 A 类兼容。
LoRa® 是 Semtech 开发的一种用于远程、低功耗、低数据速率应用的无线调制。 实现超过 A 类的终端设备在本文档中通常称为“更高级别的终端设备”。
双向终端设备(A 类):A 类终端设备允许双向通信,每个终端设备的上行链路传输后跟两个短的下行链路接收窗口。终端设备调度的传输时隙是基于它自己的通信需要,基于随机时间基础(ALOHA 类型协议)有一个小的变化。 A 类操作是最低功耗的终端设备系统,适用于在终端设备发送上行链路传输后不久仅需要来自服务器的下行链路通信的应用程序。来自服务器的下行链路通信在任何其他时间都必须等到终端设备发起的下一个上行链路。
具有预定接收槽的双向终端设备(B 类):支持 B 类的终端设备允许更多的接收槽。除了 A 类接收窗口外,支持 B 类的终端设备会在预定时间打开额外的接收窗口。为了让终端设备在预定的时间打开它的接收窗口,它从网关接收一个时间同步的信标。这允许网络服务器知道终端设备何时正在收听。
具有最大接收槽的双向终端设备(C 类):支持 C 类的终端设备允许几乎连续打开接收窗口,这些窗口仅在传输时关闭。 支持 C 类的终端设备比支持 A 类或 B 类的终端设备使用更多的电力来运行,但它们具有服务器和终端设备之间的通信延迟最低的特点
所有 LoRaWAN 终端设备应实现所有未明确标记为可选的 A 类功能。
注意:为了避免冗余,物理数据包格式、MAC 帧格式和本规范中 A 类和更高类终端设备通用的其他部分仅在 LoRaWAN A 类规范中描述。