LoRaWAN自适应数据速率说明，LoRa设备开发指南（二）

这是一种基于LoRa无线电调制技术，在2010年由法国的创始人Cycleo发明，然后在2012年由Semthch（一家半导体公司）获得，MAC层已经添加到标准化，并扩展LoRa物理通信层到互联网上。**该MAC层称为LoRaWAN（广域网LoRa）规范。**这个规范是开源的，且LoRa Alliance也是支持的。LoRaWAN协议也包括几个关键无线网络特征，例如E2E加密和安全、自适应的数据速率优化、服务质量和其他的高级通信应用。

Orange网络目前支持LoRaWAN 1.0规范。新版本是在规范以下（LoRaWAN 1.1），将来会在Orange网络上推出。

图：典型LoRaWAN网络结构概览

LoRaWAN网络典型地排列为**“stars of stars”拓扑结构**，网关在端设备和一个中心核心网络服务器之间传递消息。当端设备使用单跳LoRa与一个或多个网关通信时，所有网关都通过标准IP连接连接到核心网络服务器上。所有通信天生都是双向的，尽管期望从端设备到网络服务器的上行通信是主要用例和流量模式。

图：一般网络拓扑图

星状网络结构提供长距离通信、天线数量（基站）和设备电池寿命之间最好的妥协。
端设备与网关之间的通信是在不同频率通道和数据速率上展开的。最有数据速率选择是在通信距离和消息持续时间之间的一种妥协。使用不同数据速率的通信并不互相干扰。125kHz带宽下LoRa支持的数据速率范围从300bps到5kbps。为了最大化每个设备的电池寿命和系统的总体有效容量，LoRa网络架构使用一个自适应数据速率（ADR）计划来管理每个已连接的设备各自的数据速率和RF输出。
端设备会在任意时间、任意有效通道上、使用任意有效数据速率传输，只要遵守以下规则：

• 端设备为每次传输都以假随机方式变换通道。导致的频率多样性使系统能地域干扰而更健壮。
• 在EU868 ISM波段，端设备必须遵守最大传输任务周期相对于使用的子波段和本地规定（端设备为1%）。

在美国，端设备遵守最大传输持续时间（或存在时间）相对于使用的子波段和400ms的本地规定。

自适应数据速率是网络命令节点通过使用一个请求的数据速率（和一个请求的TX Power在今后的LoRaWAN版本中）来执行速率自适应的过程。下表将数据速率表示为距离和扩频因子（SF）的函数。如图所示，LoRaWAN优化了通信数据速率来最小化设备的空中时间和功耗。与LPWA技术的固定数据速率相比，这种优化可降低已连接的物体的平均功耗100倍。

图：LoRaWAN协议扩频因子（SF）对比数据速率和空中时间

最后

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