使用教程

简介

本程序基于Python语言开发，能够模拟LoRa终端及网关收发LoRaWAN数据包的功能，用于LoRa服务器的正确性测试。

安装

本程序支持Python 3.6+版本，跨平台。建议采用 pipenv 管理依赖环境。

1. 确保机器中已安装Python > 3.6，且pip已升级至最新版本。（升级pip：pip install --upgrade pip）

2. 建议安装 pipenv：

pip install pipenv

3. 在一个空目录下创建新的虚拟环境：

pipenv --python 3

4. 修改 Pipfile 文件，将 pypi 源改为国内镜像以提高访问速度，例如，清华源 https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple。

5. 安装本程序：

pipenv install lora-mote-emulator

至此，本程序已正确安装至虚拟环境中。

使用方法

本程序包含一个可执行脚本 mote ，可以通过 mote -h 查看完整帮助信息

usage: mote [-h] [-v version] [-c CONFIG] [--model MODEL]
    {join,app,pull,mac,rejoin,info,abp,create} ...

Tool to emulate LoRa mote (a.k.a end-device) and Gateway, supported command
list: ['join', 'app', 'pull', 'mac', 'rejoin', 'info', 'abp', 'create']

optional arguments:
    -h, --help              show this help message and exit
    -v version, --version version
                            Choose LoRaWAN version, 1.0.2 or 1.1(default)
    -c CONFIG, --config CONFIG
                            Specify the directory of config files, default './config'
    --model MODEL         Specify the directory to save the model file, default './models'

Supported commands:
    {join,app,pull,mac,rejoin,info,abp,create}
    join                Send join request.
    app                 Send application data.
    pull                Send PULL_DATA.
    mac                 Send MACCommand.
    rejoin              Send rejoin request.
    info                Show information of current mote.
    abp                 Initialize mote in ABP mode.
    create              Handle configurations.

网关准备

1. 在初次使用程序时，需要运行 mote create [-c config_dir] 来创建默认配置文件， 包括 device.json , gateway.json, config.json, abp.json。 -c 为可选参数， 用于指定配置文件生成的目录，默认为 ./config 。

2. 修改配置文件的内容，其中：

   • config.json 中包含目标服务器的IP地址及端口号，日志层级，超时时间等；

   • gateway.json 中包含网关的标识符（Extended Unique Identifier, EUI）；

   • device.json 中包含终端的详细信息，包括 DevEUI , JoinEUI 以及两个根密钥 AppKey , NwkKey ;

   • abp.json 如果终端采用个性化激活（Activation by Personalization, ABP）模式入网，则需要修改本配置文件，其中包括设备激活所需的所有字段信息，例如各种会话密钥、终端网络地址等；

3. 在开始发送终端消息前，必须先通过网关的 PULL_DATA 注册网关的IP地址到服务器（ 重要 ： 部分LoRaWAN服务的实现要求网关定期发送 PULL_DATA 保持连通性，因此，当无法收到下行数据时，可以尝试 重新发送 PULL_DATA 消息）。 PULL_DATA 发送命令如下：

mote pull

4. 当产生如下日志时，表明收到了服务器返回的 PULL_ACK 消息，后续可以进行终端的相关操作。

终端命令

本程序支持的LoRaWAN上行消息包括：

• Join Request ,

• Confirmed Uplink ,

• Unconfirmed Uplink ,

• Rejoin Request ,

• MACCommand ,

下行消息包括：

• Join Accept ,

• Confirmed Downlink ,

• Unconfirmed Downlink 。

激活

首先，终端需要入网后才能继续使用，入网有两种模式，即**空口入网（Over-the-air Activation, OTAA）** 和**ABP**模式。

OTAA

OTAA是指终端和服务器以协商的方式完成入网，建立会话，并生成各类会话密钥。其过程如下：

1. 首先需要在LoRaWAN服务器上注册应用及终端EUI，以及两个根密钥；

2. 修改 device.json 文件对应字段；

3. 运行 mote pull ；

4. 运行 mote join -n ，其中可选参数 -n 表示建立全新的会话，覆盖以前的终端；

5. 当返回日志中显示 INFO - Join Accept (MIC verified) 表示收到了 Join Accept 消息且经过了消息完整性码（Message Integrity Code, MIC）校验。此时终端入网成功，可以正常发送上行应用数据。

ABP

ABP是指直接在服务器和终端侧将会话字段预设，然后直接进行通信对方式。其过程如下：

1. 首先需要在LoRaWAN服务器上设置终端激活模式为ABP，并设置好会话字段；

2. 修改 abp.json 配置文件各个对应字段；

3. 运行 mote abp ，将打印出终端信息，表示已设置成功，可以进行应用数据发送；

上下行应用数据

终端激活成功后，可以实现上下行数据发送接收。下行数据只能在发送 上行数据之后 才能接收到。上行应用数据命令如下：

mote app [-au] [-f fopts] [msg]

其中，可选参数 -a 表示将上行数据的 ACK 比特位置位， -u 表示发送 Unconfirmed Uplink ， -f fopts 表示应用数据中包含 FOpts （MACCommands）， msg 为实际需要发送的字符串，将由 UTF-8 编码，例如：

mote app -au -f 01 hello_world

表示发送 Unconfirmed Uplink 消息， ACK 比特位置位，包含 FOpts 0x01 ，应用消息为字符串 hello_world 。

根据不同的LoRaWAN服务器实现，终端可能收到不同的下行消息，也可能收不到回复（ Unconfirmed Uplink ）。本程序将等待一定时间（ config.json 中 timeout 字段）后超时停止。

当收到下行消息时，命令行将显示 INFO - Downlink MACPayload (MIC verified)，并显示该消息中的关键字段。

重新入网请求

本程序支持发送三类 Rejoin Request 请求（LoRaWAN Version 1.1.0新增），请求格式如下：

mote rejoin {0,1,2}

服务器若同意请求，则返回 Join Accept 消息。

MACCommand

本程序支持通过 FRMPayload 发送 MACCommand 命令，即 FPorts = 0 ，请求格式如下：

mote mac [-au] [cmd]

其中，可选参数 -au 作用和应用消息一致； [cmd] 表示实际发送的MACCommand指令的十六进制字符串形式。例如，发送 0x01 ，则采用如下命令：

mote mac 01

查看终端信息

查看终端信息采用 mote info 即可。