LoRaWAN介绍19 Server开源

“UNIX很简单，但需要有一定天赋的人才能理解这种简单。”–Dennis Ritchie

 

LoRa Server是一个开源的LoRaWAN Server。它能完成Server最主要的任务：处理来自1个或多个GW的上行RF数据包，调度最优的GW回复下行RF数据包。

1 整体架构

很明显，LoRa Server基本遵循LoRaWAN对Server的4层架构，它们的对应关系如下。

loraserver <=> NS (Network Server)

lora-app-server <=> AS (Application Server)

lora-controller <=> NC (Network Controller)

application <=> CS (Customer Server)

LoRaWAN规定GW和NS的接口协议是JSON,而本项目使用的是MQTT格式，因此它设计了一个 lora-gateway-bridge 层，它负责JSON和MQTT的转换。

2 实现LoRaWAN功能

2.1 支持类别

Class	支持	说明
A	√	完全支持Class-A，NS采用poll方式从AS获取下行RF数据包，这样可以支持最低速率下最大应用数据的发送。
B	–	不支持
C	–	不支持

2.2 确认报文

支持确认报文（ConfirmedFrame）。如果是下行确认报文，LoRaServer将在队列中缓存该数据包，直到End Node回复ACK为止。

2.3 节点入网

支持ABP（Activation By Personalization）和OTAA（Over The Air Activation）。

ABP：application server提供End Node的Addr和Key给LoRa Server；

OTAA：LoRa Server回复join-accept给End Node，并通知application server.

2.4  ADR

支持ADR（Adaptive Data Rate，速率自适应），这需要End Nodes设置ADR interval和margin。

ADR interval：设置End Nodes发送多少个上行RF数据包后，重新计算速率和发射功率。

margin：调整ADR的无线信号强度余地，默认推荐值为5dB。

2.5  NC接口

提供LoRa Server管理无线网络的能力，它通过MAC命令获取或设置End Nodes的网络参数和射频性能。

2.6  RX窗口

支持调整RX1和RX2窗口的空中速率和延时。

2.7 帧计数器

ABP入网模式的End Nodes有一个问题，一旦设备重启后，FCnt的值将归零；NS接收该报文后，会发现FCnt小于或等于上一个报文，将会拒绝接收该报文。LoRa Server解决了这个问题，它放宽了对FCnt的检测。

2.8 支持频段

目前支持的地区和频段包括：

地区	AS	AU	CN	CN	EU	EU	KR	RU	US
起	923	915	470	779	433	863	920	864	902
止		928	510	787		780	923	869	928

3 环境与配置

现代服务器的环境依赖较多，特别提出的是，因为免费和UNIX文化，绝大部分服务器都部署在UNIX / Linux机器上，而非我们常见的Window。

LoRa Server的环境如下：

语言=Go

系统=Linux，已经在 Debian / Ubuntu上测试和运行；

中间件=MQTT broker、Redis datastore；

软件=LoRa Server，需要编译和运营。

配置上述环境是一件“繁琐”的工作，为此，该项目强烈推荐使用Docker，打包上述应用和依赖包，生成在不同Linux平台上可移植的容器件。

 

另外，applicationserver需要用户自行实现，它与AS的API接口为“api/as/as.proto”。所有API都由基于Go语言的gRPC框架实现，包括：

api/ns/ns.proto: network-server interface

api/as/as.proto: application-server interface

api/nc/nc.proto: network-controller interface

 

用户可以在启动loraserver时，添加参数来取得不同的配置，这包括：

NetID、Band、Dwell Time、Repeater Compatibility、Redis Connection String。