王先锋 刘 奔 徐勤官

（卡特彼勒（徐州）有限公司，徐州 221300）

物联网的快速发展和智慧工厂的需求，对无线通信技术提出了更高的要求，使得专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计的低功耗广域网（Low-Power Wide-Area Network，LPWAN）快速兴起。LoRa 技术作为其中的典型代表，其联盟推出了一项基于开源MAC 层协议的低功耗广域网标准LoRaWAN。它规定了LoRa 网络的拓扑架构、设备角色和传输方案，是当前相对可靠和完整的MAC 层解决方案[1-2]。它具有大容量、全球统一的标准、免费频段、低成本以及灵活性高等明显优势，和WiFi 一样，成为工程机械行业车间内“私有物联网”的首选。

根据不同的应用需求，LoRaWAN 将终端设备划分为A、B、C 共3 种等级模式[3-4]。其中，Class A 为LoRa 终端默认支持的模式，终端为通信发起方，消息发送完毕立即进入休眠模式，功耗最低。Class B 通过信标使网关与终端同步，终端在调度时间内打开额外接收窗口，提高下行链路传输效率。Class C 原理相对简单，终端连续打开接收窗口，降低下行传输时延。本文主要研究Class C 模式下行数据传输的关键技术。

1 Class C 通信原理

图1 和图2 分别为Class A 和Class C 的通信原理图，其中Transmit 表示一帧上行包的发送时间；RX1 表示下行窗口1；RX2 表示下行窗口2；RECEIVE_DELAY1 表示定时器1 的定时时长；RECEIVE_DELAY2 表示定时器1 的定时时长。Class A 当上行数据发送完毕之后会打开两个定时器，其中一个被设定为定时RECEIVE_DELAY1。当定时器超时后，打开下行数据接收窗口RX1。RX1 的接收频率和上行频率相关，对应关系表述在地区规范的文档中。定时器2 被设定为延时RECEIVE_DELAY2，和定时器1 同时打开，在地区规范中被定义为RECEIVE_DELAY1+1s。……