LoRaWAN MAC数据包格式

名词解析

上行：终端的数据发送经过一个或多个网关中转到达网络服务器。
下行：由网络服务器发送给终端设备，每条消息对应的终端设备是唯一确定的，而且只通过一个网关中转。

LoRaWAN Classes

LoRaWAN Classes 一共分为3类：Class A,Class B,Class C

Class A:终端先发送，在发送后开启一段时间的接收窗口，终端只有在发送后才可以接收。也就是说上行没有限制，下行的数据只有在上行包发送上来的时候终端才可以接收到。(功耗最低)

Class B:终端和服务器协商好接收的窗口开启的时间以及何时开启，然后再约定的时间进行接收，可以一次接收多个包。（功耗次低）

Class C:终端在发送以外的其他时间都开启接收窗口。更耗能，但通讯延时最低。（功耗最高）

PHY/MAC 层数据链路

总的数据包结构:

注意preamble、PHDR、PHDR_CRC、CRC都是硬件生成，无需软件参与，需要软件参与的就是PHYPayload部分

PHY层数据

上行链路消息：

下行链路消息：

其中上行最后还有CRC校验，而下行没有CRC校验。其中PHDR PHDR_CRC CRC都是射频芯片用于校准数据的完整新和一致性用的，并非用户生成的数据。

MAC 层数据

由上图可以看到，MAC数据是是作为PHYPayload存在的
其中MAC 层的包有三个部分组成：

• MHDR(MAC层帧头)
• MACPayload(MAC层负载)
• MIC(4字节的校验)

而MACPayload又由三个部分组成:

• FHDR (MAC层负载头)
• FPORT（MAC 层数据的通道号）
• FRMPayload（MAC层负载，加密）

而FHDR又由由四个部分组成:

• DevAddr(终端的ID 4字节)
• FCtrl（帧的控制字 1个字节）
• FCnt （帧的序号 2个字节）
• FOpts（帧配置，字节数不定，大部分情况0个字节）

所以，由协议可知，一个上行包或者下行包中的数据内容有哪些，抛开控制命令不说，主要有终端的ID、包的序号、用户的加密负载。

例如我抓到的一个数据包：

/x40 /x7f /xf8 /x8a /x29 /x80 /x2a /x00 /x02 /x07 /x42 /x87 /x3f /xc7 /xb4 /x22 /x04 /x00 /x84 /x8d /x1b /x06 /x2f /x5b /xbc /x57 /xdb /xf2 /x31 /xde /x49 /x61 /x00 /x86 /x99 /xec /x08 /x61 /xf0 /xb7 /xda /x54 /x0a /xfa /xd1 /x31 /xac /xd0 /x44 /x1b /x4d /xfa /x48 /x77 /x19 /xee /x61 /x14 /xbf /x23 /x52 /xd1 /xe9 /x93 /x79 /x6e /x16 /xd7 /x13 /x2e /x58 /x06 /x54 /xc3 /xd2 /x04 /xba /x52 /xa7 /xc8 /x7a /x0b /x8e

这是一个MAC 层的帧,即完整的PHYPayload部分,注意，默认LoRaWAN都是按小端方式传输的。

其中

• MHDR:
  /x40
• MACPayload-FHDR-DevAddr:
  /x7f /xf8 /x8a /x29
• MACPayload-FHDR-FCtrl:
  /x80
• MACPayload-FHDR-FCnt:
  /x2a /x00
• MACPayload-FPORT:
  /x02
• MACPayload-FRMPayload（加密）:
  /x07 /x42 /x87 /x3f /xc7 /xb4 /x22 /x04 /x00 /x84 /x8d /x1b /x06 /x2f /x5b /xbc /x57 /xdb /xf2 /x31 /xde /x49 /x61 /x00 /x86 /x99 /xec /x08 /x61 /xf0 /xb7 /xda /x54 /x0a /xfa /xd1 /x31 /xac /xd0 /x44 /x1b /x4d /xfa /x48 /x77 /x19 /xee /x61 /x14 /xbf /x23 /x52 /xd1 /xe9 /x93 /x79 /x6e /x16 /xd7 /x13 /x2e /x58 /x06 /x54 /xc3 /xd2 /x04 /xba /x52 /xa7
• MIC:
  /xc8 /x7a /x0b /x8e