【从0到1搭建LoRa物联网】12、LoRa网关与平台通讯协议

系列文章：
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1、GWMP（LoRa Gateway Message Protocol）协议

同一个网关能连接到不同的Network Server、不同厂家的网关可以连接到同一个Network Server，这就要求网关和Network Server之间有统一的通讯协议。这个协议是由semtech制定并维护的，网关和网络服务器之间的通讯协议简称GWMP协议，也叫包转发协议。

2、GWMP消息类型

GWMP消息类型	传输方向	网关源端口号	网络服务器UDP端口号	网关UDP目标端口号
PUSH_DATA	发给服务器	任意	1700
PUSH_ACK	发给网关		1700	PUSH_DATA消息的ACK
PULL_DATA	发给服务器	任意	1700
PULL_ACK	发给网关		1700	PULL_DATA的ACK
PULL_RESP	发给网关		1700	服务器下发给网关，需要发送RF数据
TX_ACK	发给服务器		1700	PULL_RESP的ACK，包含RF发送任务返回状态

3、时序图

3.1、上行时序图

+---------+                                                    +---------+
| Gateway |                                                    | Server  |
+---------+                                                    +---------+| -----------------------------------\                         ||-| When 1-N RF packets are received |                         || ------------------------------------                         ||                                                              || PUSH_DATA (token X, GW MAC, JSON payload)                    ||------------------------------------------------------------->||                                                              ||                                           PUSH_ACK (token X) ||<-------------------------------------------------------------||                              ------------------------------\ ||                              | process packets *after* ack |-||                              ------------------------------- ||                                                              |

PUSH_DATA <–> PUSH_ACK：网关向网络服务器提交上行RF数据包。

3.2、下行时序图

+---------+                                                    +---------+
| Gateway |                                                    | Server  |
+---------+                                                    +---------+| -----------------------------------\                         ||-| Every N seconds (keepalive time) |                         || ------------------------------------                         ||                                                              || PULL_DATA (token Y, MAC@)                                    ||------------------------------------------------------------->||                                                              ||                                           PULL_ACK (token Y) ||<-------------------------------------------------------------||                                                              |

PULL_DATA <–> PULL_ACK：GW向NS发送“心跳”。

+---------+                                                    +---------+
| Gateway |                                                    | Server  |
+---------+                                                    +---------+|      ------------------------------------------------------\ ||      | Anytime after first PULL_DATA for each packet to TX |-||      ------------------------------------------------------- ||                                                              ||                            PULL_RESP (token Z, JSON payload) ||<-------------------------------------------------------------||                                                              || TX_ACK (token Z, JSON payload)                               ||------------------------------------------------------------->|

PULL_RESP <–> TX_ACK：NS向GW提交下行RF数据包。

4、数据格式

4.1、PUSH_DATA帧格式

字节	功能
0	协议版本 = 2
1-2	随机值
3	PUSH_DATA 标识码 0x00
4-11	网关ID
12-结束	JSON对象

4.2、PUSH_ACK帧格式

字节	功能
0	协议版本= 2
1-2	PUSH_DATA的随机值，用来识别ACK
3	PUSH_ACK标识码0x01

4.3、PULL_DATA帧格式

字节	功能
0	协议版本 = 2
1-2	随机值
3	PULL_DATA 的标识码 0x02
4-11	网关ID

4.4、PULL_ACK 帧格式

字节	功能
0	协议版本= 2
1-2	PULL_DATA的随机值，用来识别ACK
3	PULL_ACK 的标识码 0x04

4.5、PULL_RESP 帧格式

字节	功能
0	协议版本=2
1-2	随机值
3	PULL_RESP的标识码 0x03
4-结束	JSON对象

4.6、TX_ACK 帧格式

字节	功能
0	协议版本= 2
1-2	PULL_RESP 的随机值，用来识别ACK
3	TX_ACK 的标识码 0x05
4-11	G网关ID
12-end	可选JSON 对象

5、JSON协议

5.1、网关向服务器提交接收到的RF数据包

{"rxpk":[{"time":"2013-03-31T16:21:17.528002Z",               //收到LoRa帧的UTC时间 "tmst":3512348611,                                 //收到RF信号的SX1301内部时间"chan":0,                                          //信道"rfch":1                                            //射频前端，一般130x会有两个射频前端"freq":470.3,                                       //频率"stat":1,             //接收收RF数据的CRC状态。1代表正确，-1代表CRC校验不过，0代表没有CRC校验"modu":"LORA",                                        //射频调制方式"datr":"SF7BW125",                                    //速率"codr":"4/6",                                         //编码率"rssi":-35,                                            //接收灵敏度"lsnr":5.1,                                            //信噪比"size":32,                                           //数据长度"data":"-DS4CGaDCdG+48eJNM3Vai-zDpsR71Pn9CPA9uCON84"  //base64编码数据}
]}

5.2、服务器向网关下发RF数据包

{"txpk":{"imme":true,            //是否立刻发送"freq":500.3,         //频率"rfch":0,             //射频前端"powe":14,              //发射功率"modu":"LORA",          //射频调制方式"datr":"SF11BW125",     //速率"codr":"4/6",           //编码率"ipol":false,           //I/Q信号反转"size":32,              //数据长度"data":"H3P3N2i9qc4yt7rK7ldqoeCVJGBybzPY5h1Dd7P7p8v"    //base64编码数据
}}

5.3、网关状态

{"stat":{"time":"2014-01-12 08:59:28 GMT",       //网关的UTC时间"lati":46.24000,                      //纬度"long":3.25230,                           //经度"alti":145,                               //高度"rxnb":2,                             //收到的无线数据包数"rxok":2,                              //正确的无线数据包数"rxfw":2,                              //转发的无线数据包数"ackr":100.0,                          //网关收到PUSH_ACK的百分比"dwnb":2,                               //网关收到服务器下发RF数据包数量"txnb":2                                //网关RF发出的数据包数
}}

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