[LoRa] LoRaWAN Mac Layer - Class A

End Device와 Gateway로 구성된 LoRaWAN MAC 계층을 기반으로 LoRaWAN에는 세 가지 종류의 End Device(ED)가 있습니다. Class는 Class A, Class B 및 Class C로 정의됩니다.  모든 LoRa 클래스 기반 End Device는 본질적으로 양방향 (Bi-directional) 통신입니다. 

 

Class A는 가장 에너지 효율적이며 배터리 수명이 가장 길며, 기본 Class입니다. Class B, Class C는 Class A에서 파생된 방식입니다.

 

참고
LoRa Alliance - Link Layer Specification v1.0.2
Semtech - An In-depth Look at LoRaWAN® Class A Devices
SKT - 저전력 IoT LoRa 디바이스 기술 요구사항

 

LoRa Class A ED의 기능입니다.
• 프레임은 일반적으로 uplink 전송과 downlink 전송으로 구분된다. uplink는 1개의 Slot과 2개의 downlink slot(또는 Window)으로 구성됩니다.
• Uplink Slot은 필요에 따라 ED 자체에서 스케줄링됩니다. ALOHA 프로토콜과 유사하게 무작위로 결정됩니다.
• 가장 낮은 전력의 LoRa ED입니다.

 

위 그림을 자세히 보면 Class A가 배터리 효율적인 이유를 알 수 있습니다. ED가 uplink를 송신하고 일정 시간 동안만 수신 윈도우(RX)를 여는 시간을 제외하고는 대부분을 Sleep 상태로 유지합니다. 

 

여기서 중요한 것은 ED가 uplink 송신을 해야만 GW로부터의 downlink를 받을 수 있습니다. 

 

에너지 측면에서는 굉장히 효율적이지만 downlink를 제때 받기가 어렵습니다. 이를 해결하기 위해 Class B, C가 나온 것입니다. 

 

그리고 Class A를 설명하기 전 unconfirmed mode와 confirmed mode를 설명했습니다. 

( 날짜를 보면 이 글이 먼저 포스팅되있지만, unconfirmed mode와 confirmed mode가 Class A에서 어떻게 동작하는지 설명하기 위해 비공개로 미리 올려놓고 중단했기 때문에 글의 순서가 다릅니다.)

 

https://coding-yoon.tistory.com/180

[LoRa] Unconfirmed mode VS Confirmed mode

---

Class A에서 unconfirmed mode는 굉장히 단순합니다. 아래의 그림처럼 uplink를 송신하고 downlink를 수신 받기 위해 RECEIVCE_DELAY1, RECEIVCE_DELAY2 이 후에 각각 RX1, RX2를 엽니다. 

 

SKT LoRa 기술요구사항 (Regional Parameters)을 보면 RX1, RX2에 관해 자세히 알 수 있습니다. 

RX1은 922.1~923.3MHz 대역에서 SF7~SF12를 사용할 수 있습니다. 

RX2는 921.9MHz에서 오로지 SF12 전용 채널로 사용되고 있습니다.

 

RX2를 SF12 전용 채널로 사용하는 이유를 confirmed mode에서 대략 유추해볼 수 있습니다. 

 

confirmed mode는 unconfirmed mode와 다르게 ACK를 수신 받습니다. 

confirmed mode는 unconfirmed mode와 다르게 RX1에서 ACK를 수신 받으면, RX2를 열지 않습니다. 

 

RX1에서 ACK를 수신 받지 못하면, RX2에서 좀 더 확실하게 ACK나 downlink를 받기 위해 SF12로 여는 것입니다.