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官网的LoRaWan协议，由终端、网关、服务器组成。用户应用层暂不包括在内，目前终端硬件软件全部开源，网关硬件难以获取，硬件成本高。服务器的搭配使得整个网络复杂化，开发成本高，研发周期长，项目可行性得不到完全保障。LoRa是个好东西，很多人想把这项技术更新到已有的项目中，或者运用到新的项目中，但是过高的成本，复杂的网络构架体系，这道门槛使得很多有意使用LoRa技术的人却只门外。

MAC层协议

无线网络主要通过光、无线电波进行传输。大家都是通过一个共享的无线物理链路把所有的用户联结起来。由排队理论得知，对个用户，也就是多址通信的接入方式有好多种，但是最重要的一点都是要避免多个用户的碰撞，否则会产生干扰。理想的多址通信是让所有的队列排成一个总队列，由信道服务。那么，这种排队的方式，就需要有一个协议，这个协议就是无线通信中的MAC协议。

MAC层协议种类

多个用户，多址接入的核心问题就是：对于一个信道，多个用户产生竞争的时候，如何采用一些协调机制，也就是采用何种MAC协议。例如两种极端的MAC协议，一种是完全自由的方式，用户自由发送，但是要解决一个问题是碰撞后如何办，一种是完全排序，每个用户都被规定了详细的规则来发送，接收包。但是，实际上不可能这样的，因为MAC协议，主要决定了通信的吞吐量、延迟等性能，所以，这块是非常重要的，是多种方式的结合。MAC协议主要分为以下三类

1、固定分配信道。信道基本上可以分为频分、时分、码分、空分，每个用户都被固定的分配了一个信道，这种方式实时性很高，但是有浪费。主要是面向语音。例如FDMA（电话）、TDMA（GSM）、CDMA.

2、随机分配信道。。主要是面向数据。例如 ALOHA，CSMA就是随机分配的典型例子。

3、按需分配信道。根据用户的要求，按照需求分配信道，例如802.16就是按照需求分配信道。主要是面型多媒体。

频分复用（FDM）

频分复用（FDM）：按频率划分的不同信道，用户分到一定的频带后，在通信过程中自始至终都占用这个频带，可见频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源（带宽指频率带）

时分复用（TDM）

时分复用（TDM）：按时间划分成不同的信道，每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序列号的间隙，可见时分复用的所有用户是在不同时间占用同样的频带宽度

LoRa的MAC层协议

LoRaWan协议MAC层采用了类似频分复用（FDM）的通讯协议，SX1276/7/8射频芯片都是单信道的，SX1301是7个LoRa信道和1个FSK信道，可以同时接收8数据。SX1301网关管理下方SX1276/7/8的通信信道，控制每个终端信道占有比例，终端优先使用空闲信道发送数据，并且终端通过网关配置的信道占有比例判断是否延迟发送数据。防止单个终端对信道资源的大量占用。

GeekLoRa的终端和网关都使用了SX1278射频芯片。SX1278是单信道的射频芯片。我们在前期打算开发新的通讯协议，首先采用了竞争抢占信道式通讯协议，作为防碰撞机制。简单的说终端有消息就直接发送，SX1278射频芯片拥有前段检测码CAD，也就是在发数据前会先发送CAD前导码，之后才会发送负载信息。终端发送前通过检测前导码判断信道是否被其他终端占用，最终协议进程卡在cad检测会出错，出现丢包率居高不下。最终我们放弃了这套方案。目前GeekLoRa的MAC层协议采用了时分复用（TDM）的方式，网关对每个终端进行路由表式的入网注册，管理每个终端的通信时隙，达到每个终端数据100%不丢失（通信质量好的情况下）。

GeekLoRa通讯协议的优点

1、结构简单终端+协调器网关两个部分组成。

  1. 一对多，多对一双向数据通讯。

  2. 完全自组网，无需人工干预。

  3. 成本低，终端采用SX1278+STM32L051C8T6硬件结合，协调器网关采用SX278+STM32L071C8T6+W5500。

  4. 硬件设计简单提供终端和协调器网关全部硬件设计文档（包括原理图）。

  5. 终端重启快速入网，协调器网关断电重启快速建立网络（未使用EEPROOM）。

  6. AES128bit数据加密，GeekLoRa协议网络层和应用层数据通信双密钥加密。

  7. 通讯数据完整性MIC校检。

  8. 每个终端拥有全球唯一ID地址无需手动设置。

  9. 应用层数据缓冲（终端和协调器短时间产生大量数据，会被缓存起来，等待发送时隙发送）。

  10. RTC亚秒级定时。

  11. 多重校检机制防STM32主控芯片死锁，看门狗开启。

  12. 多重校检机制防SX1278芯片死锁。

  13. 协调器网关W5500使用TCP客户端协议方便大家与电脑或服务器建立连接。

GeekLoRa通讯协议的缺点

1、LoRa的通讯速率低，我们的GeekLora协议采用了时分复用（TDM）技术，终端和协调器要在自己的时隙内发送，所以发送数据有时延。为防止短时间大量数据的产生，无法发送问题。我们添加了数据缓冲这一功能。

2、研发周期的关系，GeekLoRa协议目前不支持低功耗。在GeekLoRa协议的基础上我们已有低功耗方案，目前处于研发阶段，

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本文标签： 信道优势协议硬件LoRaWAN

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