圖一和圖二顯示LoraWAN體系架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)模式(NRM)


End-device
終端設(shè)備是一個傳感器或者是一個執(zhí)行器。終端是通過無線網(wǎng)關(guān)接入到LoraWAN網(wǎng)絡(luò)中。終端設(shè)備的應(yīng)用層去連接到一個特殊的云端應(yīng)用服務(wù)。終端設(shè)備應(yīng)用層的payload被路由到響應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)。? ??
Radio Gateway
網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)接到到的所有Lorawan報(bào)文到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)通過IP主干網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)關(guān)操作整個物理層。他的角色就是簡單的解碼從終端發(fā)發(fā)出的上行空口報(bào)文然后轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)而不做任何處理。相反的,對于下行報(bào)文,網(wǎng)關(guān)對于來自網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的請求只進(jìn)行傳輸而不做任何的payload報(bào)文干涉。
Network Server
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)簡稱NS,在終端設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)中做為Lorawan MAC層的終結(jié)點(diǎn)。它是星星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞闹行狞c(diǎn)。
功能描述如下:
1、終端地址校驗(yàn)
2、數(shù)據(jù)幀認(rèn)證和計(jì)數(shù)校驗(yàn)
3、報(bào)文確認(rèn)
4、數(shù)據(jù)速率協(xié)商
5、響應(yīng)所有來自終端的MAC層請求
6、轉(zhuǎn)發(fā)上行應(yīng)用層payload到適當(dāng)?shù)膽?yīng)用服務(wù)
7、對于任何應(yīng)用服務(wù)器到終端的下行報(bào)文進(jìn)行排隊(duì)
8、轉(zhuǎn)發(fā)在終端設(shè)備和接入服務(wù)器之間的join-request和join-accept報(bào)文
在一個漫游架構(gòu)中,一個NS根據(jù)終端設(shè)備是否是漫游狀態(tài)可能扮演三個不同的角色。
服務(wù)NS(sNS-Serving Network Server)控制終端的MAC層。
本地NS(hNS-Home Network Server)存儲著設(shè)備的屬性,服務(wù)的屬性,路由屬性和終端設(shè)備的DevEUI。hNS與接入服務(wù)Join Server直接交互用來處理設(shè)備的接入。它與應(yīng)用服務(wù)AS建立連接。在漫游協(xié)議中,hNS和sNS被分離開。上下行報(bào)文在sNS和hNS服務(wù)之間轉(zhuǎn)發(fā)。
轉(zhuǎn)發(fā)NS(fNS)是用來管理網(wǎng)關(guān)的NS服務(wù)。在漫游協(xié)議中,sNS和fNS被分離。在整個架構(gòu)中可能存在一個或者多個fNS服務(wù)。上下行報(bào)文在fNS和sNS服務(wù)之間轉(zhuǎn)發(fā)。
接入服務(wù)
接入服務(wù)(JS-Join Server)管理終端設(shè)備OTA激活處理。在整個架構(gòu)中,可能會存在多個JS服務(wù)連接到一個NS,一個JS也有可能同時連接到多個NS服務(wù)。
終端設(shè)備接入過程中,通過Join-request的JoinEUI字段詢問查詢接入哪個JS。每一個JS服務(wù)由唯一的JoinEUI區(qū)別。注意在在LoraWAN1.0/1.0.2協(xié)議中,Join-reques的tAppEUI字段被重命名為JoinEUI在LoraWAN1.1中。在該文檔中JoinEUI這個術(shù)語被用來去代替LoraWAN1.0/1/.0.2中的AppEUI。
JS服務(wù)包含處理上行的Join-request幀和聲稱下行的Join-accept幀。它也負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)會話密鑰與應(yīng)用會話密鑰的生成。它將給終端生成的網(wǎng)絡(luò)會話密鑰傳輸給NS,將生成的應(yīng)用會話密鑰傳輸給應(yīng)用服務(wù)AS。
對于每個終端設(shè)備來說,JS服務(wù)的目的將包含如下信息:
1、DevEUI
2、AppKey
3、NwkKey
4、本地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(hNS)標(biāo)識
5、應(yīng)用服務(wù)(AS)標(biāo)識
6、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(NS)的選擇
7、終端設(shè)備LoraWAN的版本
NwkKey和APPKey只保存在JS服務(wù)和終端設(shè)備里,他們絕不允許發(fā)送給NS或者AS。
通過所有的安全解決方案,在終端設(shè)備和后臺服務(wù)提供安全、存儲和使用NwkKey和APPKey是必要的。關(guān)于安全解決方案不包括在該文檔中。然而,安全解決方案可能包括SE(Secure Elements)和HSM(Hardware Security Modules)。
關(guān)于哪些信息被包括到JS服務(wù)中不在該文檔中描述因?yàn)镴S服務(wù)會存在差異??赡芡ㄟ^一個web portal或者通過一系列的API。
JS和NS將能夠建立安全的交互通過提供給終端認(rèn)證、完整性、重放保護(hù)和機(jī)密性。JS服務(wù)將通過安全的傳輸方式傳遞應(yīng)用會話密鑰到AS服務(wù)。
JS服務(wù)可能會與多個AS建立連接,同時一個AS也可能會有多個JS建立連接。
JS和AS將通過終端認(rèn)證、完整性、重訪保護(hù)和機(jī)密性來保證安全的交互。
Application Server(AS服務(wù))
AS服務(wù)處理終端設(shè)備的所有應(yīng)用層的payload并提供應(yīng)用層的服務(wù)給最終用戶。同時也負(fù)責(zé)生成所有應(yīng)用層的下行palyload到終端設(shè)備。
在整個架構(gòu)中,可能會存在多個AS連接到一個NS,也可能一個AS連接到多個NS服務(wù)。一個NS也能同時連接到多個JS。
hNS根據(jù)終端的DevEUI將終端的上行報(bào)文路由到某一個AS。
此外上述提到的網(wǎng)絡(luò)元素,LoraWan架構(gòu)定義了這些實(shí)體之間交互的接口:
hNS-JS:這個接口被用來支持入網(wǎng)激活流程在JS和NS之間。
vNS-JS:這個接口用來做漫游激活流程。該接口用來檢索終端相對應(yīng)的hNS的NetID。
ED-NS:這個接口是用在LoraWAN協(xié)議中,終端設(shè)備和NS之間MAC層信號和payload傳輸使用。
AS-hNS:這個接口用來定義傳輸應(yīng)用層的payload并且交換數(shù)據(jù)在AS和NS服務(wù)之間。
hNS-sNS:這個接口是用來定義在hNS和sNS之間漫游信號和payload傳輸。
sNS-fNS:這個接口是用來定義sNS和fNS之間的漫游信號和payload傳輸。
AS-JS:這個接口是用來定義在JS和AS之間傳輸應(yīng)用會話密鑰。