实用的LoRaWAN 应用层协议规范

1. 文档概述

1.1. 目的与范围

本协议旨在建立物联网终端设备与应用服务器之间的直接通信标准，涵盖LoRaWAN设备上行数据协议及门思科技设备专用参数配置协议。协议设计充分考虑：

兼容性：支持多型号设备接入
扩展性：保留未来功能扩展空间
可靠性：完善的数据传输保障机制

1.2. 协议架构

2. 核心术语定义

2.1. 设备类型

|-----------|-------------------------------------|
| 术语 | 定义 |
| DTU | 通过RS-485采集终端设备数据并通过LoRaWAN转发的网关设备 |
| 终端设备 | 最末端传感器（电表、水表、温湿度传感器等） |
| LoRaWAN设备 | 既具备传感能力又自带LoRaWAN通信模块的设备（如KS52温湿度表） |

2.2. 网络要素

|--------------|-------------------------------------|
| 术语 | 技术说明 |
| Confirm数据包 | 需ACK确认的重传数据包（默认重试5次） |
| Unconfirm数据包 | 无需确认的数据包（默认发送1次） |
| ClassA/C | A类：电池供电，仅在上行后开放接收窗口；C类：常供电，持续监听下行信道 |

3. LoRaWAN网络规范

3.1. 端口分配策略

|--------|---------|------|---------------|
| 端口范围 | 用途 | 数据类型 | 说明 |
| 11-50 | 常规传感器数据 | 上行 | 建议按设备类型分配固定端口 |
| 51 | 透传模式 | 双向 | DTU原始数据转发 |
| 52-199 | 扩展应用端口 | 双向 | 保留未来使用 |
| 201 | 固件升级 | 下行 | 系统保留 |
| 214 | 参数配置 | 双向 | 门思设备专用 |

3.2. 高级网络功能

3.2.1. ADR机制

LoRaWAN节点具有ADR功能，可以根据实际网络环境调整通信速率，以最大化网络利用率。本协议标准要求节点侧开启本地ADR功能，自动化调整速率。

3.2.2. 时间同步

精度要求：设备时钟偏差<5秒/天
实现方式：

1. MAC层DeviceTimeReq命令（推荐）
2. 应用层时间戳协议（备选）

3.2.3. 数据可靠性策略

|--------|-----------|------------|--------------|
| 数据类型 | 传输方式 | 重传机制 | 适用场景 |
| 周期上报数据 | Unconfirm | 1次发送 | 温湿度等可容忍丢失的数据 |
| 告警事件 | Confirm | 5次重试+ACK验证 | 火灾报警等关键事件 |
| 配置指令 | Confirm | 3次重试+应用层确认 | 参数修改等重要下行指令 |

4. 上行数据协议规范

4.1. 通用数据格式

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+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| 版本标识(1B) | 控制字(1B) | 数据标识(1B) | 数据内容(NB) |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

4.1.1. 版本标识详解

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7   6   5   4   3   2   1   0
+---+---+---+---+---+---+---+---+
|EN | RFU   | 主版本号(0-15)    |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

EN=1时版本标识有效
示例：0x82表示启用V2.0协议

4.1.2. 控制字解析

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7   6   5   4   3   2   1   0
+---+---+---+---+---+---+---+---+
|DIR|OP |RES |ACK | 行业标识    |
+---+---+---+---+---+---+---+---+

DIR：0=设备上行，固定为0
OP：0=读操作回复，1=写操作回复
RES：0=执行失败，1=成功
ACK：0=无应答，1=需要应答

4.2. KS52设备协议实例

4.2.1. 数据帧示例

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21 07 03 0C 6E A005 00 F604 8C03 DB 00 00

4.2.2. 字段解析表

|-------|----|------|--------|---------------------------|
| 偏移 | 长度 | 字段 | 示例值 | 解析说明 |
| 0 | 1B | 版本标识 | 0x21 | 协议版本V2.1 |
| 1 | 1B | 控制字 | 0x07 | 上行数据 |
| 2 | 1B | 数据标识 | 0x03 | 温湿度数据类型 |
| 3 | 1B | 硬件版本 | 0x0C | V1.2硬件 |
| 4 | 1B | 软件版本 | 0x6E | V1.10固件 |
| 5-6 | 2B | 上报间隔 | 0xA005 | 小端模式，1445分钟(约24小时) |
| 7 | 1B | 设备状态 | 0x00 | =0:正常 >0:异常 |
| 8-9 | 2B | 温度值 | 0x04F6 | 12.7℃ (解析公式：val/100) |
| 10-11 | 2B | 湿度值 | 0x038C | 90.8%RH |
| 12 | 1B | 电池电压 | 0xDB | 3.3V (计算公式：2000+val*6.3) |
| 13 | 1B | RSSI | 0x00 | -160dBm |
| 14 | 1B | SNR | 0x00 | 0dB |

5. 参数配置协议（门思专用）

本指南适用于门思科技LoRaWAN设备的参数修改，通过NS平台下发指令实现。

5.1. 前提条件

设备需在网关覆盖范围内且网关已接入NS平台
ClassA设备：需等待上行数据后才能下发参数
ClassC设备：可随时下发参数

5.2. 通信规范

5.2.1. 基本参数

|-------|-----------------------|
| 项目 | 说明 |
| 通信端口 | 214（参数修改及回复均使用此端口） |
| 成功响应 | [功能码&0x7F] 01 00 |
| 失败响应 | [功能码&0x5F] 01[失败代码] |
| 无响应情况 | 设备未收到下发参数 |

5.3. 命令格式

5.3.1. 通用命令结构

|------|-----|----------------------------|
| 字段 | 字节数 | 说明 |
| 功能码 | 1 | 0xC2（修改频点）/0xCF（修改业务参数）/其他 |
| 控制字 | 1 | 0x2A（修改频点）/0x04（修改业务参数）/其他 |
| 起始地址 | 1 | 参考具体设备说明 |
| 字节长度 | 2 | 小端模式 |
| 修改内容 | n | 与字节长度对应，小端模式 |

5.4. 参数读取

5.4.1. 请求格式

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0x8F 0x02 [起始地址] [读取字节数]

5.4.2. 响应格式

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0x2F [n+2] [参数地址] [n] [参数值]

5.4.3. 示例

请求：0x8F 0x02 0x02 0x04（读取地址2开始的4字节）
响应：0x2F 0x06 0x02 0x04 0xA3 0x74 0x00 0x00

5.5. 参数修改

5.5.1. 请求格式

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0xCF [n+2] [起始地址] [n] [参数值]

5.5.2. 响应格式

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[0x6F/0x4F] 0x01 [结果代码]

（0x6F=成功，0x4F=失败）

5.5.3. 示例

请求：0xCF 0x03 0x08 0x01 0x03（修改地址8为0x03）
成功响应：0x6F 0x01 0x00
失败响应：0x4F 0x01 0x05

5.6. 特殊命令

5.6.1. 频点修改（通用）

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0xC2 0x2A [起始地址] [字节长度] [参数值]

5.6.1.1. 频点参数表

|------------|-----|-----|------------|------------------------|
| 参数 | 地址 | 字节数 | 格式说明 | 示例值（Hz） |
| channelMap | 6 | 2 | 位使能 | 0x00FF |
| 频点1 | 8 | 4 | 小端格式 | 470300000 (0x1C083560) |
| DRRange1 | 12 | 1 | DR5-DR2 | 0x52 |
| ... | ... | ... | ...（共8个频点） | ... |

5.6.1.2. 完整示例

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C2 2A 08 28 
60 35 08 1C 52 
A1 42 0B 1C 52 
E2 4F 0E 1C 52 
23 5D 11 1C 52 
60 6A 14 1C 52 
A1 77 17 1C 52 
E2 84 1A 1C 52 
23 92 1D 1C 52

成功响应：0x620100

5.6.2. 设备复位

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0xCF 0x03 0x09 0x01 0x01

成功响应：0x6F0100

5.6.3. 心跳周期修改

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0xCF 0x04 0x3A 0x02 [分钟数（小端）]

示例（1800分钟=0x0708）：

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0xCF 0x04 0x3A 0x02 0x08 0x07

成功响应：0x6F0100
注：需复位生效

5.7. 6. 透传模式规范

5.7.1. 6.1 技术特性

端口号：51（固定）
数据格式：原始字节流，不做任何编解码

5.7.2. 6.2 应用场景

📌 如果你正在寻找一个稳定、高效、低成本的远距离通信方案，LoRaWAN无疑是一个值得深入研究和应用的技术方向。

传统485设备数据透传
第三方协议兼容模式
调试期原始数据抓取
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cloud 版本 ：免费支持1000个设备 https://thinklink.manthink.cn
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