lora学习笔记

                                                

                      LoRaWAN开发专题讲解

                                                             张志刚251022

一、LoRa与LoRaWAN的区别及优缺点LoRa技术

‌定义‌：LoRa是Semtech公司开发【专有】的物理层调制技术，采用扩频调制技术，实现远距离、低功耗的无线通信。

‌优点‌：

• ‌超长距离‌：城市环境2-5公里，郊区可达15公里
• ‌低功耗‌：电池寿命可达数年
• ‌低成本‌：模块价格相对较低，无直接流量费用
• ‌抗干扰强‌：扩频技术提供良好的抗干扰能力

‌缺点‌：

• ‌低速率‌：数据传输速率有限（0.3-50kbps）
• ‌单向通信‌：仅支持物理层通信

LoRaWAN技术

‌定义‌：LoRaWAN是基于LoRa技术的MAC层协议，定义了网络架构和通信协议。6

‌优点‌：

• ‌网络架构‌：支持星型拓扑结构
• ‌双向通信‌：支持上行和下行数据传输
• ‌安全性‌：提供端到端加密
• ‌标准化‌：LoRa联盟维护的开放标准

‌缺点‌：

• ‌复杂度高‌：需要网络服务器和网关支持
• ‌成本较高‌：相比纯LoRa模块价格更高

各国频段范围（部署许可）

• ‌中国‌：470-510MHz、779-787MHz
• ‌欧洲‌：863-870MHz
• ‌北美‌：902-928MHz
• ‌澳大利亚‌：915-928MHz

二、LoRaWAN Class A/B/C的特点及应用注意事项

Class A（全双工）

‌特点‌：

• 最低功耗等级
• 终端设备在发送数据后开启两个短暂接收窗口
• 适用于电池供电的传感器定时上报应用

‌应用注意事项‌：

• 下行通信延迟不可控
• 适合数据采集类应用

Class B（准全双工）

‌特点‌：

• 在Class A基础上增加定期接收窗口（远端不能随时与节点通信）
• 通过网关的同步信标实现时间同步

‌应用注意事项‌：

• 功耗高于Class A
• 需要网关支持时间同步功能

Class C（接收常开）

‌特点‌：

• 最高功耗等级
• 接收窗口持续开启（除发送时）
• 适用于需要实时响应的应用

‌应用注意事项‌：

• 不适合电池供电场景
• 适用于市电供电的智能设备

三、LoRaWAN解决方案

模组方案

1. ‌独立LoRa模组‌

• Semtech SX1276/SX1278/SX1262,多通道网关芯片SX1302(+射频前端SX1250大约在20~50美元）。
• 通过SPI接口与主控MCU通信
• 适合已有MCU系统的扩展

1. 2.    ‌带LoRa功能的单片机

‌STM32系列：STM32WL世界上首款LoRa Soc单片机嵌入了基于Semtech SX126x. 

ASR系列: ASR6501（Cypress 32-bit Cortex-M0+SX1262）

四、RT-Thread软件包移植过程

Lorawan_ed_statck软件包移植

‌步骤1：OTTA鉴权信息

• DevEUI
• JoinEUI
• Appkey

‌步骤2：Mac层信息：classC/OTTA/appFport

步骤3：Phy 参数信息

• 频段
• 通道信息
• 速率

其它：调试和demo

Lora_rddio_Drive软件包移植

‌步骤1：lora模组信息‌

• SPI
• Lora芯片类型sx126x

‌步骤2：频段信息

五、物联网项目入网过程及状态管理

入网过程

1. ‌OTAA（Over-The-Air Activation）‌

• 设备发送入网请求
• 网络服务器分配设备地址和安全密钥
• 适用于大规模部署
• 预配置设备地址和密钥
• 简化入网流程
• 适合小规模测试

2. ‌ABP（Activation By Personalization）‌

心跳机制

• ‌定期上报(5分钟)‌：设备定时发送心跳包
• ‌网络检测‌：网关监测设备在线状态
• ‌自动重连‌：连接断开时自动重新入网

在线离线判断机制

• ‌状态监测‌：网络服务器维护设备状态
• ‌超时判断‌：无心跳和业务包发送超时（20分钟））
• ‌重连策略‌：实现指数退避重连算法

物联网链路：设备<>网关<>云平台

‌MQTT状态上报‌：

• 设备数据通过发MQTT队列经lora发送到网关，转发到阿里云IoT平台
• 网关侧数据分析
• 阿里云端数据分析

‌参数下发（需要确认）‌：

• 云端配置参数下发到设备
• 支持远程设备配置更新
• 双向数据同步

远程差分升级（为何要差分，如何差分，差分还原，差分固件和还原固件可靠性校验）

• ‌固件分片‌：大固件分片传输
• ‌校验机制‌：确保数据传输完整性
• ‌安全升级‌：支持签名验证和回滚机制

六、LoRaWAN业务应用

数据传输可靠性

1. ‌重传机制‌

• 实现ACK确认机制
• 配置合理的重传次数和间隔
• 避免网络拥塞
• 大文件分片传输
• 每片独立确认
• 支持断点续传/备份传输

2. ‌数据分片‌

1. 数据冲突与解决：统一数据队列，优先级排序，避让。

基于事件驱动的状态机框架

网络连接可靠性

1. ‌设备对外部网络的感知
2. ‌网关的在线离线判断
3. 日志与全链路数据分析

信道干扰与解决：

1. 信道干扰的识别：RSSI/SNR,信道扫描
2. 信道重新选择与配置