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Lora超全知识归纳,对于lora和lorawan的详细介绍.pdf
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2023-08-26
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Lora超全知识归纳,对于lora和lorawan的详细介绍.pdf
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目录目录
LORA介绍
LoRa通讯技术
网关信道
网关负载
LoRa模块信道
节点入网
终端LoRa应用方案
设备唤醒
终端LoRa应用实践
网关详情
Lora和loraWAN
LoRaWAN 概貌
LoRaWAN体系结构
LoraWAN getway 核心代码解析
1体系结构
2 文件组织
3 数据结构
4 算法
局域网和广域网内多网关组网
LORA介绍介绍
LoRa全称远距离无线电(Long Range Radio),是一种扩频调制技术。LoRa作为长距离射频技术采用
了直序扩频技术,用户数据的原始信号与扩展编码位流进行XOR(异或)运算,生成发送信号流,使得扩频
调制后的信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽。
LoRa跳频通信FHSS跳频方式的工作原理是,各LoRa分组的内容的一部分在MCU管理中设定的跳频信道
中发送,而所需的“跳频”频率(基于跳频表)在规定的跳频周期中发送。前导码和报头部分首先在信道0上
发送。每次开始发送包时,信道计数器的读取值增加,生成实现跳频的中断信号。在扩频技术中,宽带
无用信号与本地码序列不相关,因而不能被解扩,仍为宽带信号,可以被后续窄带滤波器滤除无关信
号。
扩频技术强大的抗干扰能力能够显著的提高接收灵敏度,这一能力使得LoRa实现了比其他调制技术更远
的通信距离。针对能量限制传感器的LoRa网络协议的优化,因为上行链路流量通常超过物联网的下行链
路量。在这种环境下,LoRa技术规范为不同的应用场景定义了三种不同的数据接收窗口模式。
LoRa无线通信采用直序扩频技术,具有通信距离远、功率密度集中,抗干扰能力强的优势。同时具有软
件FEC前向纠错算法,其编码效率较高,纠错能力强,在突发干扰的情况下,能主动纠正被干扰的数据
包,大大提高可靠性和传输距离。目前,LoRa主要在全球免费频段运行,包括433、868、915MHz等。
LoRa是物联网应用中的无线技术有多种,可组成局域网或广域网。
LoRa定义了物理层,而LoRaWAN定义了通信协议和系统架构。LoRaWAN使用远程星形架构。其中网关
用于在终端设备和中央核心网络之间中继消息。在LoRaWAN网络中,节点不与特定网关关联。相反,节
点发送的数据通常由多个网关接收。每个网关都会通过一些回程(蜂窝、以太网、卫星或Wi-Fi)将收到的
数据包从终端节点转发到基于云的网络服务器。
终端设备(即传感器和应用程序)通过单跳LoRa通信与一个或多个网关通信,而所有网关通过标准IP连接
到核心网络服务器。网络服务器具有过滤来自不同网关的重复数据包,检查安全性,向网关发送ACK以
及将数据包发送到特定应用程序服务器所需的智能。由于网络可以在不同网关传输的信息中选择最优质
的信息,因此不需要切换。如果节点是移动的,则从网关到网关不需要切换,这是启用资产跟踪应用程
序的关键特性,这是垂直物联网的主要目标应用。通过使用网状网络,系统可以以设备电池寿命为代价
来增加网络的通信范围。
LoRa通讯技术通讯技术
ChipStack
ChipStack是目前使用最广泛的一个开源的LoRaWAN®服务器。它提供非常简洁、友好的Web界面,方
便用户对设备进行管理。
Chirpstack架构:
图3- 1 Chir
pstack架构
主要分为网关(gateway),网络服务器(NS),应用服务器(AS),这几部分。
其中网关部分不仅需要跑packet_forwarder这个基于udp协议的lora包收发软件,同时需要跑
chirpstack gateway bridge来将udp格式转变为mqtt格式,从而获得mqtt的认证/授权层(authentication /
authorization layer),和可选的传输层安全协议(TLS)。
为了协调packet_forwarder和chirpstack gateway bridge,packet_forwarder内必须配置global_conf.json
和local_conf.json使其地址与端口号和chirpstack gateway bridge统一。
Packet_forwarder
Packet_forwarder是在LoRa网关的主机上运行的程序,该程序将集中器接收的RF数据包通过IP / UDP链
接转发到服务器,并发出服务器发送过来的的RF数据包。它还可以发出网络范围的GPS同步信标信号,
用于协调网络的所有节点。
图3- 2
以上是配置packet_forwarder配置主要需要的参数,gateway_ID是唯一标识符,服务器用来区分网关
的。Server_address是服务器地址,然后serv_port_up,serv_port_down分别是上行和下行端口号。
Gateway bridge
为了将udp数据格式转变为mqtt数据格式,我们需要在网关上运行gateway bridge。在配置文件内我们需
要选择semtech_udp也就是前面packet_forwarder的数据格式作为backend,然后选择本地的ip地址和端
口。
图3- 4
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