LoraWAN设备离线(断开连接)的7个原因

LoRaWAN设备的设计寿命超过十年。虽然连接丢失很少发生，但了解为什么会发生连接丢失以及如何解决连接丢失是至关重要的。的一个方面LoRaWAN终端设备固件经常被遗忘的开发是检测和修复连接丢失的能力。终端设备可能会陷入停滞状态，无法从网络接收任何下行消息，原因有几个，包括:

设备漫游到另一个网络提供商的区域(除非两个提供商之间有漫游协议)

RX1和RX2的接收设置在设备和网络服务器之间存在差异。

该设备在使用非重叠频道映射的两个网关之间无缝切换。

这些事件很少发生，但是很重要，因为一些LoRaWAN设备可以使用很多年。

两种主要的LoRaWAN网络连接问题

LoRaWAN终端设备面临两种网络连接问题:

1).网络连接暂时中断

在下列情况下，网络连接可能会中断；

移动设备的当前位置在网络服务区之外。

永久安装的设备所在位置的网络服务出现短暂中断。(例如，设备回程通信可能会丢失，因为LoRaWAN网关无法与设备通信)。

检测丢失的网络连接

该设备提供两种技术来检测暂时的网络链路丢失:

如果替代争议解决(ADR)系统是活动的:在ADR-ACK-LIMIT上行链路没有下行链路之后，它将其上行链路帧的ADRACKReq比特改变为1，以通知网络它期望在后续ADR-ACK-DELAY帧中有下行链路帧。

在任何情况下:客户端设备可以发出被称为LinkCheckRequest的MAC命令，然后该命令需要来自网络的以LinkCheckAns MAC命令形式的响应。

如果设备(以任何方式)检测到网络出现故障，它应该首先尝试传输上行链路消息。例如，LinkCheckReq消息)使用将最大化连接预算的最低可能数据速率。如果连接问题仍然存在，设备应该会成倍地减少上行链路消息。实际上，终端设备比标准的UL设备更有可能发出JoinRequest消息。

2).丢失的会话上下文

网络服务器丢失设备的AppSkey和NwkSkey会话上下文。

这是可能的，如果:从网络服务器中删除设备后，所有者会再次对其进行配置。或者网络服务器遇到了不可恢复的数据库故障，或者替换服务器接管了前一个服务器的任务，而没有确保会话的继续。

如果LoRaWAN 1.0网络中的网络服务器丢失了会话上下文，重新加入设备的唯一选择是强制它发出新的加入请求。如果出现持续的连接问题(无法通过降低数据速率来解决)，设备会发送新的加入请求消息，提示网络服务器启动新的会话上下文并重置帧计数器。

LoRaWAN 1.1网络为处理“丢失会话”问题提供了更有效的解决方案。LoRaWAN1.1功能重新加入-请求。当终端设备发送重新加入请求类型1消息时，网络服务器可以通过回复加入接受消息来发起新的设备会话。然而，如果网络服务器有一个有效的会话，它会悄悄地丢弃这些消息。这种解决方案避免了重置有效设备会话的连接问题，并提高了安全性。

LoRaWAN设备无法连接而其他设备可以连接的原因

开放式网络架构是LoRaWAN设备和设备网络的基础。LoRaWAN是一种开放式网络架构，支持各种设备和网络。与WiFi和其他无线网格技术相比，这种设置中的设备不与网关建立连接。以下是LoRaWAN设备可能无法连接的更多原因；

1.用于数据传输的不同网关

不能保证您的设备总是使用相同的网关向您的LoRa服务器发送数据。无线数据流量可能会超过最便宜的8通道网关的容量。为了减少通信中断的可能性，建议建立一个有许多重叠网关的网络。

2.交通流量过大

如果网关接收到过多的流量，它将拒绝所有来自新设备的连接尝试。这是因为网关需要遵守关于传输带宽和广播频率周期的严格的政府限制。

3.网关只是数据转发器

网关本身不做任何处理；取而代之的是，他们只将数据传输到他们已经确认安全的LoRa服务器上。

4.LoRaWAN只接受适当频率的广播

你的网关可以接受来自任何设备的传输，只要它在正确的LoRaWAN频率上广播。

5.没有安全凭证

您的网关将忽略任何不包含适当安全凭证的通信。如果没有正确的身份验证信息，您的网关将不会处理任何传入的通信。

6.专用LoRaWAN网络需要服务器凭证

上述内容也适用于专用的LoRaWAN网络。专用网络网关仅配备有来自专用LoRa服务器的安全凭证。网关仍然可以从工作在相同的LoRaWAN频率上的第三方设备接收数据。但是，他们会将其丢弃，而不是将其转移到内部LoRa系统进行进一步处理。

7.第三方设备与第三方应用程序不匹配

该网关将传输来自第三方LoRaWAN设备的数据，这些设备也可以连接TTN、洛里奥、Loraserver.io和其他开放物联网提供商的第三方应用。你可以在TTN、洛里奥和Loraserver.io网络上找到这些设备。

检测LoraWAN连接丢失的方法

LoRaWAN规范提供了一些检测连接丢失的技术；然而，它并没有具体说明一个设备何时应该认为自己陷入困境，或者应该做什么。应用层负责做出这些选择。有几种方法可以识别连接丢失:

链接检查请求/响应

当您发出这个MAC命令时，您将得到一个链路检查响应。除了接收上游请求的网关数量之外，响应还将提供接收余量(以dB为单位)。

但是，发送链路检查请求命令会在上行帧中增加一个字节，这使得此选项不合适。此外，仅针对包含链路检查请求的帧来识别连接状态，例如，如果每10个消息发送一次该链路检查帧，就是这种情况。相比之下，ADRACKReq位将包含在所有上行消息中(延迟后),而不改变有效载荷。

来自终端设备的每个上行帧都可能包含检查工作连接的请求，但此时，切换到确认的上行广播并完全避免额外的有效载荷会更有效。

未经核实的传输

未经核实的上游传输通常不会得到回应。这种传输方法节省了最难以置信的下游容量，并减少了上游分组丢失，同时采用了在向下游广播时不能接受消息的半双工网关。依赖于未确认消息的设备有时可能会收到下行MAC消息。这让设备知道它仍然连接到网络，即使下行消息没有明确授权任何上行通信。

然而LoRaWAN 1.0.2标准(4.3.1.1部分)给出了一种创新的方法来评估在没有下行指令的情况下的几个上行广播之后的连接丢失。默认情况下，帧头的ADRACKReq位在64次传输后置1。结果，它触发了来自网络服务器的下游确认；然而，这可能不会很快发生。

如果从终端设备接收帧的网关没有下游容量，网络服务器可以忽略初始请求。此外，它有助于阻止目的设备预期确认，因此它不会降低其数据速率或重新传输。取而代之的是，终端设备在所有上行广播中持续激活ADRACKReq集，总共发送32条附加消息(默认)。如果下游端点在这个时间之后仍然没有接收到消息，它将把它的数据速率降低到最低水平，如果它还没有达到这个水平的话。

完成此过程后，终端设备将以尽可能低的速率发送和接收数据。此外，它会为几个上行链路寻求确认，如果仍然没有收到下行链路，它将从网络中拔出。

验证传输

识别连接丢失的最简单方法是终端设备向上游发送网络不接受的确认消息。在LoRaWAN1.0.2的第18.4节中，一个表格显示了如果终端设备没有得到确认，它应该何时降低其数据速率。当错过两次许可时，终端设备会将其数据速率降低一级。

MachineQ建议在目的设备尝试重传7次而没有收到确认之前，不要断定连接已经丢失。一种可能的解释是网关的回程短暂失败，或者终端设备只能与单个网关通信。由于加入网络可能需要几分钟时间并涉及许多传输，您可以利用更长的时间来检测连接丢失。

连接LoRaWAN设备以及如何验证其状态

如果您是第一次添加无线设备，我建议您使用控制台。在AWS物联网核心对于LoRaWAN介绍页面，选择开始，然后添加设备。选择“查看设备”以查看您添加的网关。选择添加设备以添加更多设备。

添加设备后，请查阅设备附带的用户手册，了解如何让您的LoRaWAN设备开始传输上行信息。

使用控制台验证设备连接

转到AWS IoT控制台的“设备”页面，选择您添加的设备以检查连接状态。无线设备信息页面显示最后一次上行链路的日期和时间。

使用API检查设备连接

使用GetWirelessDeviceStatistics API检查连接状态。此API的响应正文指示最近收到的上行链路，并且没有请求正文。

图片复制失败，可插入图片添加查看操作

现在，您已经连接了设备并确认了连接状态。

如何找回丢失的数据

大多数LoRaWAN应用程序使用A类模式，这种模式涉及终端设备很少传输传感器数据，而是使用类似ALOHA的协议定期传输。我们说传感器的读取时间等于它发送数据或“数据单元”的时间物联网依赖于这些信息。由于丢失帧意味着丢失数据，我们需要尽可能避免丢失更多的帧。

确认系统允许通过LoRaWAN进行帧重传。然而，由于各种原因，这不能对每一帧都实现；

如果在终端设备处使用确认和ARQ机制，则终端设备利用这种机制在能量方面成本更高。

重传是不可扩展的，因为冲突的数量随着设备的数量而增加，即使在采用额外的信道之后也是如此。

由于网关必须遵守ISM频段的切换频率限制，因此它们只能提供有限数量的确认。因此，LoRaWAN确认是不可伸缩的。

因此，有必要找到一种解决方案，既能防止使用确认，又能最大限度地减少因帧丢失而导致的数据丢失。解决方案必须满足许多标准，包括:

发送端解决方案必须简单，因为终端设备是一个集成单元，具有有限的计算和能量能力。

该解决方案不需要LoRaWAN规范或网络修改就能在当前应用中发挥作用。

保持最少的传输次数对于系统的可扩展性和效率至关重要。

因此，我们建议一种编码方法，称为DaRe(数据恢复),它在应用层运行，并从fountain和常规编程方法中获得灵感。因此，您可以在任何应用程序中使用DaRe，而无需修改LoRaWAN协议。

有许多可能的原因会触发LoRaWAN设备暂时失去与网络的连接。因为有些中断是不可避免的，所以始终对造成中断的原因以及如何修复中断有一个坚实的理解是至关重要的。如果LoRaWAN网络出现问题，规范明确建议用户不要进行系统的重新连接。如果打算进行电源循环，它应该永久存储激活结果。几个障碍可能会阻碍你的发展，你需要了解它们，这样你才能找到解决它们的最佳方法。