LoRaWAN协议中文版第5章 MAC命令

twowinter

发布于 2020-04-17 12:15:20

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发布于 2020-04-17 12:15:20

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前言

这是《LoRaWAN102》的译文，即LoRaWAN协议规范 V1.0.2 版本(2016年7月定稿)。

我正在陆续对协议的各个章节进行翻译，具体其他章节的译文，以及译文之外的代码解析，可点此查看帖子LoRa学习笔记_汇总。

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翻译开始

第5章 MAC命令

对网络管理者而言，有一套专门的MAC命令用来在服务器和终端MAC层之间交互。这套MAC命令对应用程序(不管是服务器端还是终端设备的应用程序)是不可见的。

单个数据帧中可以携带MAC命令，要么在FOpts字段中捎带，要么在独立帧中将FPort设成0后放在FRMPayload里。如果采用FOpts捎带的方式，MAC命令是不加密并且不长度超过15字节。如果采用独立帧放在FRMPayload的方式，那就必须采用加密方式，并且不超过FRMPayload的最大长度。

注意：如果MAC命令不想被窃听，那就必须以独立帧形式放在FRMPayload中。

每个MAC命令是由 1字节CID 跟着一段可能为空的字节序列组成的。

CID	Command	由谁发送		描述
终端	网关
0x02	LinkCheckReq	x		终端利用这个命令来判断网络连接质量
0x02	LinkCheckAns		x	LinkCheckReq的回复。包含接收信号强度，告知终端接收质量
0x03	LinkADRReq		x	向终端请求改变数据速率，发射功率，重传率以及信道
0x03	LinkADRAns	x		LinkADRReq的回复。
0x04	DutyCycleReq		x	向终端设置发送的最大占空比。
0x04	DutyCycleAns	x		DutyCycleReq的回复。
0x05	RXParamSetupReq		x	向终端设置接收时隙参数。
0x05	RXParamSetupAns	x		RXParamSetupReq的回复。
0x06	DevStatusReq		x	向终端查询其状态。
0x06	DevStatusAns	x		返回终端设备的状态，即电池余量和链路解调预算。
0x07	NewChannelReq		x	创建或修改 1个射频信道定义。
0x07	NewChannelAns	x		NewChannelReq的回复。
0x08	RXTimingSetupReq		x	设置接收时隙的时间。
0x08	RXTimingSetupAns	x		RXTimingSetupReq的回复。
0x80~0xFF	私有	x	x	给私有网络命令拓展做预留。

表4：MAC命令表

注意：MAC命令的长度虽然没有明确给出，但是MAC执行层必须要知道。因此未知的MAC命令无法被忽略，且前面未知的MAC命令会终止MAC命令的处理队列。所以建议按照LoRaWAN协议介绍的MAC命令来处理MAC命令。这样所有基于LoRaWAN协议的MAC命令都可以被处理，即使是更高版本的命令。

5.2 Link ADR 命令(LinkADRReq, LinkADRAns)

通过 LinkADRReq 命令，NS(网络服务器)可以调整终端的速率。

Size (bytes)	1	2	1
LinkADRReq Payload	DataRate_TXPower	ChMask	Redundancy

Bits	[7:4]	[3:0]
DataRate_TXPower	DataRate	TXPower

所请求的数据速率(DataRate)和发射功率(TXPower)是根据区域规定，体现在LoRaWAN协议中文版_配套文件地区参数(物理层) 中。命令中的发射功率字段指的是设备可操作的最大发射功率。如果命令中的发射功率高于终端实际发射功率的最大值，终端也要应答成功，这种情况下，将终端的发射功率尽可能提高到最大值。 ChMask 字段指示了上行的可用信道，从最低位bit0表示开始。

Bit#	Usable channels
0	Channel 1
1	Channel 2
..	..
15	Channel 16

表5：信道状态表

ChMask 字段的对应位如果设置为1，则表示对应的信道可以进行上行传输，只要该信道允许终端使用该数据速率。如果对应位设置为0，则表示相应信道不可用。

Bits	7	[6:4]	[3:0]
Redundancy bits	RFU	ChMaskCntl	NbTrans

Redundancy 字段中的 NbTrans 位域，指的是每个上行消息的发送个数，这仅对 “unconfirmed” 消息有作用。对于单帧发送情况相应的默认值为1，有效范围是[1:15]。如果收到 NbTrans == 0，终端需要用默认值。这个位域可以被NS(网络服务器)用来控制节点上行的 Redundancy 从而获得QOS(服务质量)。在重传帧时节点通常会调频，每次重传不用等到接收窗口超时。只要在RX1期间收到下行消息，该上行消息则不再进行任何重传。对于 Class A 设备，RX2时隙的接收也是一样处理。

ChMaskCntl 位域和之前定义的 ChMask 字段有关，它控制了ChMask所指定的16个信道块。也可以对所用信道进行全局的打开或关闭。这个位域的使用是根据区域规定，体现在LoRaWAN协议中文版_配套文件地区参数(物理层) 中。

NS(网络服务器)可能会在单个下行帧中包含多个 LinkAdrReq 命令。终端为了配置 channel mask ，将会按照下行消息中的命令块的顺序，逐一地处理所有的 LinkAdrReq 消息。终端可能会接收或者拒绝命令块中所有 channel mask 的控制，在逐个 LinkAdrAns 命令块中体现连续的 Channel Mask ACK 状态，来指示相应的 channel mask 接受与否。终端在连续命令块时只处理最后一个消息中的 DataRate, TXPower 和 NbTrans 字段。终端需要在每一个 LinkAdrAns 命令中体现 ACK 状态，来指示对这些最终设置的接受与否。

信道频点信息是按地区规定，在第6章中有定义。终端使用 LinkADRAns 命令来应答 LinkADRReq 命令。终端为了配置

Size (bytes)	1
LinkADRAns Payload	Status

Bits	[7:3]	2	1	0
Status bits	RFU	Power ACK	Data rate ACK	Channel mask ACK

LinkADRAns 的 Status 位域按照如下定义：

/b>	Bit = 0	Bit = 1
Channel mask ACK	所发的 channel mask 使能了未定义的信道或者禁用了所有信道。命令被丢弃，终端状态不变。	所发的 channel mask 已成功解析，已按照 mask 设置了当前的信道状态。
Data rate ACK	所请求的数据速率，终端无法识别，或者无法应用在当前信道中。命令被丢弃，终端状态不变。	数据速率成功设置。
Power ACK	所请求的发射功率不能在终端上执行。命令被丢弃，终端状态不变。	功率等级成功设置。