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05-物联网配置指导

01-LoRaWAN配置

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01-LoRaWAN配置


1 LoRaWAN

1.1  LoRaWAN简介

LoRaWAN(Long Range Wide Area Network,长距离广域网)是由LoRa联盟推出的一种低功耗广域网标准。LoRaWAN以物联网的关键要求为目标,如低功耗、远距离传输、安全的双向通讯、移动化和本地化服务。该标准提供智能设备间无缝的互操作性,不需要复杂的本地安装,给用户、开发者、企业自由操纵权限。

1.1.1  LoRaWAN拓扑结构

图1-1所示,LoRaWAN网络是典型的星型拓扑结构,组成包括LoRa终端、LoRa网关和LoRa服务器。

·              LoRa终端:由LoRa模块和传感器等器件组成,可使用电池供电,用于收集物联网信息并发送给LoRa网关。终端设备采用单跳连接到一个或多个网关,所有终端设备与网关均是双向通信。

·              LoRa网关:LoRa网关是一个透明传输的中继,用来在终端和服务器间传递信息。网关通过IP网络连接到LoRa服务器。

·              LoRa服务器:负责数据的处理、LoRa终端接入控制以及通过ADR(Adaptive Date Rate,速率自适应)方案来控制数据传输速率和每一终端设备的射频输出功率,最大化终端的电池使用寿命和整体的网络容量。

图1-1 LoRaWAN拓扑结构示意图

 

1.1.2  LoRaWAN报文的交互机制

LoRa终端通过发送Join request报文申请加入LoRa服务器。LoRa网关负责将终端发送的Join request报文和数据报文承载在GWMP(Gateway Message Protocol,网关消息协议)协议报文中发送给LoRa服务器。

图1-2 LoRaWAN报文交互过程

 

目前GWMP协议有1、2两个版本。如图1-2所示,以版本号2为例,LoRa终端、LoRa网关和LoRa服务器的报文交互过程如下:

(1)      LoRa终端向LoRa网关发送Join request报文。

(2)      LoRa网关将Join request报文封装在Push data报文中发送给LoRa服务器进行处理。

(3)      LoRa服务器收到Push data(Join request)报文后,向LoRa网关回复Push ACK报文。

(4)      LoRa服务器获取Join request报文中携带的终端设备ID,将该信息与数据库中的终端设备ID列表对比,判断是否允许终端设备接入。如果LoRa服务器允许LoRa终端接入,则会将Join accept报文封装在Pull response报文中发送给LoRa网关;如果LoRa服务器不允许LoRa终端接入,则不回复响应报文。

(5)      LoRa网关收到Pull response(Join accept)报文并解封装后,将其中携带的Join accept报文转发给终端。

(6)      LoRa网关如果向LoRa终端转发Join accept报文成功,则向LoRa服务器回复Result Code成功的Tx ACK报文;反之,则向LoRa服务器回复Result Code失败的Tx ACK报文。

(7)      LoRa终端收到Join accept报文后,就可以将采集到的数据报文Data 1发送给LoRa网关。

(8)      LoRa网关将数据报文Data 1封装在Push data报文中发送给LoRa服务器进行处理。

(9)      LoRa服务器收到Push data(Data 1)报文后,向LoRa网关回复Push ACK报文。

(10)   LoRa服务器将发送给终端的报文Data 2封装在Pull response报文中,发送给LoRa网关。

(11)   LoRa网关收到Pull response(Data 2)报文并解封装后,将其中携带的Data 2报文转发给终端。

(12)   LoRa网关如果向LoRa终端转发报文Data 2成功,则向LoRa服务器回复Result Code成功的Tx ACK报文;反之,则向LoRa服务器回复Result Code失败的Tx ACK报文。

1.2  LoRaWAN与硬件适配关系

本特性的支持情况与设备型号有关,请以设备的实际情况为准。

型号

说明

IG4500-L

支持

IG4510-L

支持

IG4520-L

支持

IG4300-R

不支持

IG4300-L-R

支持

IG4100-L

支持

 

1.3  LoRa网关配置任务简介

LoRa网关配置任务如下:

(1)      配置LoRa服务器参数

(2)      配置LoRa工作信道组

(3)      (可选)配置LoRa网关的加密功能

(4)      (可选)配置LoRa射频接口

(5)      (可选)配置LoRa射频接口的发送功率

(6)      (可选)配置链路保活的时间间隔

(7)      (可选)配置LoRa网关上报统计信息的时间间隔

(8)      (可选)配置LoRa网关报文的CRC转发策略

(9)      (可选)配置GWMP协议版本号

(10)   (可选)配置LoRa终端表项信息学习功能

a.   开启LoRa终端表项信息学习功能

b.   配置LoRa终端表项信息的老化时间

1.4  配置LoRa服务器参数

1. 配置限制和指导

LoRa服务器域名配置方式的优先级高于IP地址配置方式。配置LoRa服务器的域名后,会清除已配置的LoRa服务器IP地址和基于IP地址建立的连接。

如果不配置Push端口号,则LoRa服务器上的Push和Pull链路的端口号相同。

对于H3C的LoRa服务器,必须要通过push-port参数指定不同于Pull端口号的Push端口号。

2. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      配置LoRa服务器参数。请选择其中一项进行配置。

¡  配置LoRa服务器的IP地址和端口号。

iot lora server-address { ip ipv4-address | ipv6 ipv6-address } port port-number [ push-port push-port-number ]

缺省情况下,未配置LoRa服务器的IP地址和端口号。

¡  配置LoRa服务器的域名和端口号。

iot lora server-domain domain-name { ip | ipv6 } port port-number [ push-port push-port-number ]

缺省情况下,未配置LoRa服务器的域名和端口号。

1.5  配置LoRa工作信道组

1. 配置限制和指导

用户可以配置LoRa射频接口的工作信道组,用于选择干扰比较低的信道组与LoRa终端进行通信。

2. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      进入LoRa射频接口视图。

interface lora-radio interface-number

(3)      配置LoRa工作信道组。

channel-group group-number

缺省情况下,未配置LoRa射频接口的工作信道组。

1.6  配置LoRa网关的加密功能

1. 功能简介

配置LoRa网关的加密功能后,LoRa网关和LoRa服务器交互的报文将会通过该命令指定的LoRa服务器端口进行加密传输。

如果未配置LoRa网关的加密功能,LoRa网关和LoRa服务器交互的报文将会通过iot lora server-address或者iot lora server-domain命令指定的LoRa服务器端口进行明文传输。

2. 配置限制和指导

修改配置的LoRa服务器,会清除LoRa网关的加密配置,如果需要加密传输,则需要重新开启LoRa网关的加密功能。

3. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      配置LoRa网关的加密功能。

iot lora encrypt [ port port-number ]

缺省情况下,LoRa网关的加密功能处于关闭状态。

1.7  配置LoRa射频接口

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      进入LoRa射频接口视图。

interface lora-radio interface-number

(3)      配置接口描述信息。

description text

缺省情况下,接口描述信息为“接口名 Interface”,比如:LoRa-Radio1/0/1 Interface。

(4)      恢复当前接口的缺省配置。

default

(5)      开启LoRa射频接口。

undo shutdown

缺省情况下,LoRa射频接口处于开启状态。

1.8  配置LoRa射频接口的发送功率

1. 功能简介

用户可以根据实际情况手动配置LoRa射频接口的发送功率,保证配置的功率在合法的范围内。

2. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      进入LoRa射频接口视图。

interface lora-radio interface-number

(3)      配置LoRa射频接口的发送功率。

tx-power { power-value | max }

缺省情况下,LoRa射频接口的发送功率为17dBm。

1.9  配置链路保活的时间间隔

1. 功能简介

LoRa网关和LoRa服务器之间通过保活机制来确认链路是否正常工作。LoRa网关周期性地发送保活报文给LoRa服务器,如果LoRa网关在三个保活时间内未收到LoRa服务器回应的应答报文,则标记链路为断开状态。

2. 配置限制和指导

在NAT组网中,如果配置链路保活的时间间隔过长,会由于NAT会话的超时时间过短导致丢包,建议配置的时间间隔小于NAT会话的超时时间。

3. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      配置LoRa网关和LoRa服务器之间链路保活的时间间隔。

iot lora keepalive interval interval

缺省情况下,链路保活的时间间隔为10秒。

1.10  配置LoRa网关上报统计信息的时间间隔

1. 功能简介

LoRa网关会周期性地向LoRa服务器上报统计信息。通过display iot lora packet statistics命令可以查看该统计信息。

2. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      配置LoRa网关上报统计信息的时间间隔。

iot lora statistics-report interval interval

缺省情况下,LoRa网关上报统计信息的时间间隔为30秒。

1.11  配置LoRa网关报文的CRC转发策略

1. 功能简介

缺省情况下,设备只会转发CRC校验正确的报文。用户也可以根据需要配置CRC报文转发策略,使得设备不仅转发CRC校验正确的报文,还可以转发匹配了CRC转发策略的报文。CRC转发策略分为:

·              all:转发所有的报文。

·              crc-error:只转发CRC校验正确以及CRC校验错误的报文。

·              no-crc:只转发CRC校验正确以及没有进行CRC校验的报文。

2. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      配置LoRa网关报文的CRC转发策略。

iot lora forwarding-policy { all | crc-error | no-crc }

缺省情况下,只转发CRC校验正确的报文。

1.12  配置GWMP协议版本号

1. 功能简介

GWMP协议版本号为1时,LoRa网关不会向LoRa服务器发送Tx ACK报文;版本号为2时,才会向LoRa服务器发送Tx ACK报文。

2. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      配置GWMP协议版本号。

iot lora gwmp-version version

缺省情况下,GWMP协议版本号为2。

1.13  配置LoRa终端表项信息学习功能

1.13.1  开启LoRa终端表项信息学习功能

1. 功能简介

开启LoRa终端表项信息的学习功能后,设备会实时学习终端表项信息,然后管理员可以通过查看学习到的表项去了解LoRa终端的信息。

当设备学习到的终端表项数目达到最大值后,不再学习新的终端表项信息。

2. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      进入LoRa射频接口视图。

interface lora-radio interface-number

(3)      开启LoRa终端表项信息的学习功能。

node-info learning enable

缺省情况下,终端表项信息的学习功能处于关闭状态。

1.13.2  配置LoRa终端表项信息的老化时间

1. 功能简介

设备学习到终端信息后,若本地不存在该终端的表项,则创建一条表项;否则,刷新该表项。

若一条终端表项在老化时间到达时未被刷新过,则会被删除。

如果配置的老化时间过短,设备可能会删除有效的终端表项信息,影响查看LoRa终端信息;如果配置的老化时间过长,设备可能会保存许多过时的终端表项信息,从而耗尽终端表项资源。所以用户需要根据实际情况,配置合适的老化时间来有效的实现终端表项信息老化功能。

2. 配置步骤

(1)      进入系统视图。

system-view

(2)      进入LoRa射频接口视图。

interface lora-radio interface-number

(3)      配置LoRa终端表项信息的老化时间。

node-info aging aging-time

缺省情况下,终端表项信息的老化时间为60分钟。

1.14  LoRa网关显示和维护

在完成上述配置后,在任意视图下执行display命令可以显示配置后的运行情况,通过查看显示信息验证配置的效果。

表1-1 LoRa网关显示和维护

操作

命令

显示LoRa射频接口的相关信息

display interface [ lora-radio [ interface-number ] ] [ brief [ description | down ] ]

显示LoRa网关的信息

display iot lora

显示LoRa网关学习到的终端表项信息

display iot lora node-info

显示LoRa网关的报文统计信息

display iot lora packet statistics

清除LoRa终端表项信息

reset iot lora node-info

 

1.15  LoRa网关典型配置举例

1.15.1  LoRa网关基本组网配置举例

1. 组网需求

图1-3所示,使用LoRa网关将LoRa终端采集的温湿度数据转发到LoRa服务器。

2. 组网图

图1-3 LoRa网关典型配置组网图

 

3. 配置步骤

说明

本配置以LoRa Gateway1举例,LoRa Gateway2和Gateway3同此配置,此处不再赘述。

 

# 配置LoRa Gateway1的VLAN-interface 1的IP地址为192.168.1.2。

<LoRa Gateway1> system-view

[LoRa Gateway1] interface vlan-interface 1

[LoRa Gateway1-Vlan-interface1] ip address 192.168.1.2 24

[LoRa Gateway1-Vlan-interface1] quit

# 在LoRa Gateway1上配置LoRa服务器的IPv4地址为192.168.1.1、Pull端口号为1680、Push端口号为1682。

[LoRa Gateway1] iot lora server-address ip 192.168.1.1 port 1680 push-port 1682

# 进入LoRa射频接口视图,配置工作信道组为11。

[LoRa Gateway1] interface lora-radio 1/0/1

[LoRa Gateway1-LoRa-Radio1/0/1] channel-group 11

[LoRa Gateway1-LoRa-Radio1/0/1] quit

# 配置LoRa Gateway1向LoRa服务器上报统计信息的时间间隔为60秒。

[LoRa Gateway1] iot lora statistics-report interval 60

4. 验证配置

# 完成以上配置后,通过display iot lora packet statistics命令可以查看到LoRa Gateway1上的报文统计信息。

[LoRa Gateway1] display iot lora packet statistics

Packets received by LoRa radio     : 12

CRC correct                        : 12

CRC error                          : 0

No CRC                             : 0

Packets sent to server             : 12

Total bytes sent to server         : 3648

Payload bytes sent to server       : 384

Push data                          : 12

Push ACKs                          : 12

Pull data                          : 3

Pull ACKs                          : 3

Pull responses                     : 10

Total bytes received from server   : 1810

Payload bytes received from server : 320

Tx ACKs sent to server             : 10

Join requests                      : 5

Join accepts                       : 5

Unconfirmed data up                : 5

Unconfirmed data down              : 4

Confirmed data up                  : 7

Confirmed data down                : 6

Proprietary                        : 0

Encryption failures                : 0

Decryption failures                : 0

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