基于LoRa標(biāo)準(zhǔn)的MAC層協(xié)議研究

孫　曼，張乃謙，金立標(biāo)，余少波

(1.中國(guó)傳媒大學(xué) 寬帶與網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，北京 100024；2. 武漢米風(fēng)通信技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430000)

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基于LoRa標(biāo)準(zhǔn)的MAC層協(xié)議研究

孫曼1，張乃謙1，金立標(biāo)1，余少波2

(1.中國(guó)傳媒大學(xué) 寬帶與網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，北京 100024；2. 武漢米風(fēng)通信技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430000)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了很多年，但是目前大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)仍在依靠互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，專用于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議缺失，這在一定程度上制約了物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模普及。以LoRa為代表的低功耗、遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，有效解決了物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜組網(wǎng)和超高功耗的難題。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了探討，介紹了超窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及低功耗廣域網(wǎng)，并主要研究了LoRa技術(shù)的MAC層協(xié)議，詳細(xì)論述了該協(xié)議的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

LoRa；超窄帶；物聯(lián)網(wǎng)；低功耗；遠(yuǎn)距離

近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)得到了廣泛重視，并且獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但是物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)仍然缺乏專用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議[1]。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)雖然都是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，但是二者有著本質(zhì)的區(qū)別，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接的對(duì)象是人，而物聯(lián)網(wǎng)更主要的是完成物與物之間的連接和信息交換。人和物體的連接頻度要求相當(dāng)不同，手機(jī)需要永遠(yuǎn)在線、隨時(shí)聯(lián)網(wǎng)，而物聯(lián)網(wǎng)的對(duì)象只有在需要信息交換的時(shí)刻才會(huì)聯(lián)網(wǎng)，其余的大部分時(shí)間只是在等待。而當(dāng)一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備處于“等待”狀態(tài)時(shí)，完全可以釋放它所占用的頻譜資源并且也沒(méi)必要浪費(fèi)能量一直在線。因此，傳統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是不適合承載物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的。需要一種只有在有載荷要傳輸?shù)那闆r下才連接的網(wǎng)絡(luò)，超窄帶調(diào)制技術(shù)在這種情況下非常適用。這一技術(shù)在理論上僅靠少量網(wǎng)絡(luò)傳送器即可支持?jǐn)?shù)百萬(wàn)設(shè)備。此外，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)所需要的低功耗、廣范圍的連接需求，業(yè)界提出了LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))的概念。適用于LPWAN[2]的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有多種，包括LoRa，Sigfox，LTE-M，NWave等。

其中，Sigfox是商用化較快的一個(gè)LPWAN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它采用超窄帶技術(shù)，主要打造低功耗、低成本的無(wú)線物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋廣、即買即用等優(yōu)點(diǎn)，Sigfox技術(shù)在總帶寬為200 kHz的信道中選取一個(gè)160 Hz的子信道進(jìn)行通信，且傳送數(shù)據(jù)率為160 bit/s；LTE-M標(biāo)準(zhǔn)是3GPP組織在LTE Release 13版本中推出的，其低功耗、低傳輸速率和高覆蓋率3項(xiàng)特點(diǎn)符合低功耗物聯(lián)網(wǎng)需求，LTE-M更是針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了特殊的設(shè)計(jì)，可以減小發(fā)射功耗20 dBm，其最大上行數(shù)據(jù)率能到達(dá)150 Mbit/s，最大下行數(shù)據(jù)率能達(dá)到300 Mbit/s；NWave是Weightless-N協(xié)議的基礎(chǔ)，它采用200 Hz的子信道進(jìn)行通信，以虛擬化Hub的方式實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)流傳輸，中央處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類確保數(shù)據(jù)歸屬性。

LoRa技術(shù)目前產(chǎn)業(yè)鏈相對(duì)成熟，達(dá)到可以大規(guī)模組網(wǎng)和應(yīng)用的狀態(tài)。LoRa即為“Long Range”的縮寫，意為遠(yuǎn)距離傳輸。LoRa是由Semtech公司發(fā)布的一種無(wú)線電調(diào)制解調(diào)的技術(shù)，適用于長(zhǎng)距離、低功率和低數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。LoRa采用125 kHz的信道進(jìn)行通信，其數(shù)據(jù)傳輸速率范圍為0.3～50 kbit/s。由于采用擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)，LoRa可在信噪比低于20 dB時(shí)實(shí)現(xiàn)解調(diào)，這使網(wǎng)絡(luò)連接具有高靈敏度、更加可靠，同時(shí)提高了網(wǎng)絡(luò)效率并消除了干擾。以LoRa技術(shù)為基礎(chǔ)的LoRaWAN協(xié)議使用了單跳星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，消除了同步和跳數(shù)的設(shè)置開(kāi)銷，從而大大降低了功耗,并可允許多個(gè)并發(fā)應(yīng)用程序在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行。同時(shí)，與其他適用于LPWAN的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，LoRa也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。相比于Sigfox，LoRa不需要以降低速率為代價(jià)來(lái)獲得通信距離與功耗上的指標(biāo)優(yōu)勢(shì)；相比于LTE-M，LoRa不需要以放大數(shù)據(jù)和參考信號(hào)發(fā)射功率為代價(jià)來(lái)提升覆蓋范圍；相比于Nwave，LoRa不需要中央處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，操作簡(jiǎn)單。基于上述LoRa技術(shù)的種種優(yōu)勢(shì)，LoRa技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛的重視與應(yīng)用，本文即對(duì)基于LoRa技術(shù)的LoRaWAN MAC層協(xié)議進(jìn)行了深入的研究與分析。

1　LoRaWAN協(xié)議

LoRaWAN是LoRa技術(shù)所采用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，它可以為使用電池供電的無(wú)線設(shè)備提供區(qū)域、國(guó)家或全球的網(wǎng)絡(luò)連接。使用LoRaWAN協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)安全的雙向通信、移動(dòng)化和本地服務(wù)，且無(wú)需復(fù)雜配置即可讓智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)無(wú)縫操作，給物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的用戶、開(kāi)發(fā)者和企業(yè)自由的操作權(quán)限。

1.1網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

LoRaWAN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)典型的星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，網(wǎng)關(guān)為透明中繼，連接前端的終端設(shè)備和后端的中央服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)與中央服務(wù)器之間通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的IP協(xié)議進(jìn)行通信，終端設(shè)備使用單跳的LoRaTM或FSK與一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)相連。如圖1所示。所有節(jié)點(diǎn)均為雙向通信，但是上行鏈路的通信占主導(dǎo)地位。

圖1　LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

終端設(shè)備和網(wǎng)關(guān)之間的通信可以選擇多種數(shù)據(jù)速率和不同的信道頻率。數(shù)據(jù)率的選擇需要在通信范圍和信號(hào)時(shí)延之間進(jìn)行權(quán)衡，同一信道使用不同數(shù)據(jù)率的通信之間不會(huì)相互干擾。為了最大化電池的使用壽命和整個(gè)網(wǎng)絡(luò)容量，LoRa網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一種數(shù)據(jù)率自適應(yīng)(ADR)的方案來(lái)控制數(shù)據(jù)傳輸速率和每一臺(tái)終端設(shè)備的射頻輸出。

1.2LoRaWAN數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

上行鏈路信息是由終端設(shè)備發(fā)送，經(jīng)一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)關(guān)的中轉(zhuǎn)后，由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器接收。上行鏈路的信息幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中包含了前導(dǎo)碼(Preamble)、物理幀頭(PHDR)、循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC的物理幀頭(PHDR_CRC)、有效負(fù)載(PHYPayload)及循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC。有效負(fù)載的完整性由CRC來(lái)保證。

PreamblePHDRPHDR_CRCPHYPayloadCRC

圖2上行鏈路物理幀結(jié)構(gòu)

下行鏈路信息由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器發(fā)送，經(jīng)一個(gè)網(wǎng)關(guān)，發(fā)送給唯一的終端設(shè)備。與上行鏈路信息相比，少了一個(gè)CRC。下行鏈路幀結(jié)構(gòu)如圖3所示。

PreamblePHDRPHDR_CRCPHYPayload

圖3下行鏈路物理幀結(jié)構(gòu)

MAC信息幀結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4　MAC層信息幀結(jié)構(gòu)

1.3信息傳輸模式

LoRaWAN協(xié)議的傳輸主要分為3種模式，分別稱為Class A、Class B和Class C。所有LoRaWAN協(xié)議中的終端設(shè)備都必須能夠?qū)崿F(xiàn)Class A。

Class A：Class A的終端設(shè)備在應(yīng)用中功耗最低且允許雙向通信，終端發(fā)送一個(gè)上行傳輸信號(hào)后與服務(wù)器進(jìn)行下行通信，與服務(wù)器任何時(shí)候的下行通信都只能是在上行通信之后。終端設(shè)備的傳輸窗口的參數(shù)設(shè)定取決于設(shè)備自身通信需求，并且該窗口可以進(jìn)行微調(diào)。伴隨著每個(gè)上行鏈路的傳輸，終端設(shè)備都會(huì)打開(kāi)兩個(gè)接收窗口，接收下行鏈路傳輸?shù)膬?nèi)容。接收窗口的啟動(dòng)時(shí)間固定，如圖5所示。接收窗口1在上行鏈路調(diào)制結(jié)束RECEIVE_DELAY1(單位s，±20 μs)時(shí)長(zhǎng)后打開(kāi)，它與上行鏈路使用相同的信道頻率，接收窗口1(圖5中RX1)的數(shù)據(jù)率可以根據(jù)上行鏈路的數(shù)據(jù)率進(jìn)行調(diào)整。接收窗口2(圖5中RX2)在上行鏈路調(diào)制結(jié)束后RECEIVE_DELAY2(單位s，±20 μs)時(shí)長(zhǎng)后打開(kāi)。它使用設(shè)置好的固定頻率和數(shù)據(jù)率，并且它的信道頻率和數(shù)據(jù)率可以通過(guò)MAC命令修改。

圖5　接收窗口示意圖

Class B：Class B的終端設(shè)備在預(yù)設(shè)時(shí)間中除了會(huì)開(kāi)放Class A中的RX1和RX2接收窗口外，還會(huì)開(kāi)放額外的接收窗口，用以接收下行鏈路，這些接收窗口稱為“Ping Slot”。為了達(dá)到這一目的，終端設(shè)備會(huì)同步從網(wǎng)關(guān)接收到一個(gè)Beacon(信標(biāo))，使服務(wù)器知道終端設(shè)備正在“傾聽(tīng)”。對(duì)于一個(gè)終端設(shè)備支持Class B的網(wǎng)絡(luò)，所有的網(wǎng)關(guān)必須同時(shí)向終端設(shè)備廣播一個(gè)攜帶時(shí)間參考信息的Beacon?；谶@個(gè)時(shí)間參考信息，終端設(shè)備就能夠周期性地打開(kāi)Ping Slot。在下行通信開(kāi)始的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)還可以使用這些Ping Slot中的一個(gè)初始化下行鏈路，這個(gè)接收窗口被特定稱為“Ping”。如圖6所示。

圖6　Beacon接收與Ping Slot

Class C：Class C的終端設(shè)備幾乎持續(xù)為接收窗口開(kāi)放，只在傳輸時(shí)關(guān)閉。Class C適用于功率足夠大且不需要最小化接收時(shí)間的應(yīng)用。使用Class C的終端設(shè)備不能使用Class B。與Class A相比，Class C將在Class A的基礎(chǔ)上，在發(fā)送過(guò)程結(jié)束與接收窗口1打開(kāi)之間打開(kāi)一個(gè)短的接收窗口，用以接收下行鏈路，Class C的發(fā)送過(guò)程和兩個(gè)接收窗口RX1、RX2的參數(shù)與Class A相同，但是Class C將不會(huì)關(guān)閉接收窗口2直到需要再次進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。如圖7所示。

圖7　Class C接收時(shí)隙

2　LoRaWAN MAC層協(xié)議的實(shí)現(xiàn)

2.1一般通信過(guò)程

大致通信過(guò)程主要分為終端激活、加入網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)傳輸3個(gè)部分，如圖8所示。終端設(shè)備的激活方式分為兩種，分別是無(wú)線激活(OTAA)和個(gè)性化激活(ABP)。激活后，終端設(shè)備中將存儲(chǔ)4種信息：DevAddr(終端設(shè)備地址)、AppEUI(應(yīng)用識(shí)別)、NwkSKey(網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程密鑰)、AppSKey(應(yīng)用進(jìn)程密鑰)。LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中，終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)由相應(yīng)的MAC命令完成，終端設(shè)備首先發(fā)送Join Request命令給服務(wù)器，若服務(wù)器允許終端設(shè)備加入網(wǎng)絡(luò)，則發(fā)送Join Accept命令回應(yīng)終端設(shè)備。若終端設(shè)備成功接收到Join Accept命令，則加入網(wǎng)絡(luò)成功。之后，終端設(shè)備可以進(jìn)行鏈路檢查，確認(rèn)是否成功加入網(wǎng)絡(luò)，此過(guò)程由相應(yīng)的MAC命令完成。一旦網(wǎng)絡(luò)連接成功，之后即可開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，否則重新發(fā)送上行鏈路，重復(fù)上述過(guò)程。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，可根據(jù)通信需求通過(guò)特定的MAC命令對(duì)信道頻率進(jìn)行修改，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率進(jìn)行自適應(yīng)控制、對(duì)工作周期進(jìn)行設(shè)定以及對(duì)接收窗口參數(shù)進(jìn)行設(shè)定等。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)信息需要確認(rèn)，接收機(jī)將發(fā)回一個(gè)數(shù)據(jù)信息作為回應(yīng)。

圖8一般通信過(guò)程

例如，終端設(shè)備發(fā)送兩個(gè)待確認(rèn)信息的流程如圖9所示。

圖9　兩待確認(rèn)信息通信流程圖

終端設(shè)備可在任意信道以任意速率發(fā)送待確認(rèn)信息Data0，之后計(jì)數(shù)器Cu加1。經(jīng)信道傳輸后，網(wǎng)絡(luò)接收到該幀，在RECEIVE_DELAY(單位:s)時(shí)長(zhǎng)后生成一個(gè)帶有ACK的下行鏈路數(shù)據(jù)幀，利用接收窗口1傳輸。下行鏈路與上行鏈路的信道和數(shù)據(jù)率均相同。之后，計(jì)數(shù)器Cd加1。若通信順利，終端設(shè)備接收到帶有ACK的回復(fù)信息，繼續(xù)發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)；若未能成功接收到回復(fù)信息，重新傳送上一個(gè)發(fā)送信息。在這里假定下行鏈路丟失。在ACK_TIMEOUT(單位s)時(shí)長(zhǎng)后重傳Data0。重傳必須使用另外的信道并且遵循普通傳輸過(guò)程的工作周期限制。這一次在接收窗口1，下行幀被成功接收。一旦帶有ACK的數(shù)據(jù)幀被解調(diào)，終端設(shè)備就能夠使用新的信道發(fā)送新的一幀。

2.2數(shù)據(jù)率自適應(yīng)控制(ADR)

LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)率自適應(yīng)控制可以使網(wǎng)絡(luò)傳輸中的數(shù)據(jù)率達(dá)到最大化，增加終端設(shè)備的電池壽命，并使網(wǎng)絡(luò)容量達(dá)到最大。當(dāng)幀控制域FCtrl中的ADR(見(jiàn)圖4)設(shè)置為1，且實(shí)際通信數(shù)據(jù)率高于默認(rèn)值時(shí)，服務(wù)器將會(huì)周期性確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)是否還在接收上行鏈路。每次上行鏈路計(jì)數(shù)器加1，ADR_ACK_CNT計(jì)數(shù)器也加1。如果一直沒(méi)有下行鏈路回應(yīng)，在發(fā)送ADR_ACK_LIMIT個(gè)上行鏈路后，終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)率自適應(yīng)請(qǐng)求。網(wǎng)絡(luò)需要在ADR_ACK_DELAY設(shè)定的時(shí)間內(nèi)發(fā)送一個(gè)下行鏈路作為回應(yīng)。若收到回應(yīng)，發(fā)送一個(gè)上行鏈路并重置ADR_ACK_CNT計(jì)數(shù)器；如果沒(méi)有收到回應(yīng)， 那么在下一個(gè)上行鏈路的發(fā)送過(guò)程中將降低數(shù)據(jù)率擴(kuò)大連接范圍進(jìn)行重新連接。

3　總結(jié)

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展到今天，逐漸向大規(guī)模、眾多節(jié)點(diǎn)和大范圍方向演進(jìn)。LoRa以其超低功耗、超長(zhǎng)距離傳輸性能和可以支持眾多節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中獲得了廣泛的重視。這對(duì)于推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)在我國(guó)的普及具有重要意義。本文主要研究了LoRa的MAC層協(xié)議，論述了LoRa系統(tǒng)的通信實(shí)現(xiàn)過(guò)程，總結(jié)了LoRa的通信模式，這對(duì)于考察LoRa在我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用具有一定的意義。

目前，法國(guó)公司Actility已經(jīng)開(kāi)始LoRaWAN這一低功耗、遠(yuǎn)距離物聯(lián)網(wǎng)的商用，該公司是首家推出基于LoRa標(biāo)準(zhǔn)的商業(yè)化系統(tǒng)方案的公司，其系統(tǒng)方案包括應(yīng)用于LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))的連接方案、連接設(shè)備和云平臺(tái)，以及在線商店。Actility公司的ThingPark解決方案定位于填補(bǔ)遠(yuǎn)距離卻僅需傳輸少量數(shù)據(jù)的無(wú)線技術(shù)缺口，它所應(yīng)用的ThingPark平臺(tái)是首個(gè)服務(wù)于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域各類應(yīng)用的端到端LoRaWAN互操作平臺(tái)[3]。此外，法國(guó)Bouygues電信公司于2015年3月宣布建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并準(zhǔn)備在同年6月份在格勒諾布爾市應(yīng)用，商用初期，該網(wǎng)絡(luò)將覆蓋巴黎部分地區(qū)及較偏遠(yuǎn)的一個(gè)區(qū)，預(yù)計(jì)到年底網(wǎng)絡(luò)可覆蓋巴黎地區(qū)約300個(gè)鎮(zhèn)，并且覆蓋50%的法國(guó)人口[4]。此外，我國(guó)也有多家模組廠商推出了LoRa模塊，Augek即南京八月智能科技公司，是一家運(yùn)營(yíng)商級(jí)物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備供應(yīng)商，推出基站和LoRa通信模塊。八月科技的方案開(kāi)始用于船聯(lián)網(wǎng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)船船通信、船岸通信、岸基通信、船舶無(wú)線傳感網(wǎng)以及航道無(wú)線傳感網(wǎng)等船聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)絡(luò)功能。隨著越來(lái)越多中國(guó)企業(yè)加入LoRa聯(lián)盟，LoRa技術(shù)在中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域投入商用指日可待。

[1]許永碩.讓LoRa來(lái)解決物聯(lián)網(wǎng)復(fù)雜組網(wǎng)和超高功耗的痛點(diǎn)[EB/OL].[2015-06-18]. http://news.rfidworld.com.cn/2015_06/cafdeddd93ef7805.html.

[2]PETAJAJARVI J，MIKHAYLOV K，ROIVAINEN A，et al. On the coverage of LPWANs: range evaluation and channel attenuation model for LoRa technology[C]//2015 14th International Conference on ITS Telecommunications (ITST)，[S.l.]：IEEE，2015：55-59.

[3]陳皓.Actility公司及其物聯(lián)網(wǎng)專用低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)方案 [EB/OL].[2015-04-15].http://blog.sina.com.cn/s/blog_79b01f660102wdqn.html.

[4]趙小飛，王蘇靜.旨在加速物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域拔得頭籌，LoRa成為運(yùn)營(yíng)商重要武器[EB/OL].[2015-10-19].http://www.netofthings.cn/GuoJi/2015-10/6695.html.

孫曼(1993— )，女，碩士生，主研通信協(xié)議及軟件；

張乃謙(1978— )，副教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)闊o(wú)線通信與物聯(lián)網(wǎng)；

金立標(biāo)(1976— )，副教授，主要研究領(lǐng)域?yàn)閷拵ЬW(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)；

余少波(1963— )，博士，主要研究領(lǐng)域?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)通信。

責(zé)任編輯：許盈

MAC layer protocol research and implementation based on LoRa

SUN Man1, ZHANG Naiqian1, JIN Libiao1,YU Shaobo2

(1.BroadbandandNetworkLab,CommunicationUniversityofChina,Beijing100024,China; 2.WuhanMeterWindCommunicationTechnologyCo.,Ltd.,Wuhan430000,China)

The development of Internet of things has undergone a number of years. However, most of the network connectivity of Internet of things is still rely on the Internet and mobile Internet, the network protocol dedicated Internet of things is missing, this restricted the mass popularity of Internet of things to a certain extent. LoRa represented in low-power, long-distance network technologies appears to effectively solve the complex networks and ultra-high-power networking problems. In this paper, the Internet of things are discussed with related technologies, the ultra-narrow-band technology and low power WAN are introduced, MAC layer protocol is mainly studied based on LoRa, and the implementation of the protocol is discussed in detail.

LoRa; ultra-narrow-band; Internet of things; low power; long range

TN929.5

ADOI：10.16280/j.videoe.2016.10.016

2016-12-10

文獻(xiàn)引用格式：孫曼，張乃謙，金立標(biāo)，等. 基于LoRa標(biāo)準(zhǔn)的MAC層協(xié)議研究[J].電視技術(shù)，2016，40(10)：77-81.

SUN M，ZHANG N Q，JIN L B，et al. MAC layer protocol research and implementation based on LoRa [J].Video engineering，2016，40(10)：77-81.