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近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)應用在各行各業(yè)規(guī)模化落地，物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量也在與日俱增。和其他網(wǎng)絡終端設備一樣，物聯(lián)網(wǎng)終端同樣存在軟件漏洞、安全升級或功能更新等問題，需要對終端進行現(xiàn)場維護和升級。而這項工作隨著落地終端數(shù)量的增長，現(xiàn)場維護所需的人工操作升級成本也越來越高。因此，F(xiàn)UOTA技術應運而生。

什么是FUOTA？

FUOTA全稱為 Firmware update over the air，是一種可無線進行固件更新的技術。而作為最重要的LPWAN技術之一的 LoRa?，也在其LoRaWAN?協(xié)議棧上支持 FUOTA升級。

LoRaWAN??協(xié)議 FUOTA?架構

LoRaWAN?中的 FUOTA是利用組播技術將固件更新推送到一個或多個設備，從而實現(xiàn)固件更新。需要注意的是，F(xiàn)UOTA不是LoRaWAN?MAC層的一部分，它運行在應用層，因此，F(xiàn)UOTA中的所有進程都與LoRaWAN?協(xié)議版本無關。

LoRaWAN?FUOTA名詞解釋：

FUS	Firmware Update Server（固件更新服務器）。一個服務器，其任務是生成要在終端設備上使用的固件更新鏡像，和要更新的終端設備列表。
FUA	Firmware Update Agent（固件更新代理），是 FUS在終端設備的對應部分。
FDS	File Distribution Server（文件發(fā)布服務器）,專門負責向終端設備交付固件更新鏡像的應用程序服務器。該服務器在一組特定的端口上在應用程序?qū)樱ㄅcAS 并行或在AS 之上）運行。
FDC	File Distribution Client（文件發(fā)布客戶端），是FDS在終端設備的對應部分。
NS	Network Server（網(wǎng)絡服務器）。
Dev	End-device（終端設備）。

LoRaWAN?FUOTA流程簡述：

1.獲取要升級的設備 ID，如果是單播或者組播已經(jīng)包含算了要升級的設備，該步驟可以省略。組播組里包含的設備可能多于要升級的設備，如果是增量升級，所有運行的設備當前固件必須一樣；
2.創(chuàng)建壓縮固件或者增量固件，選擇分片參數(shù)（分片數(shù)量，容錯率 RC，冗余編碼）；
3.固件包含一個固件頭（至少包含目標設備硬件版本，當前固件版本，固件 CRC，固件的壓縮機制等）；
4.和 NS 協(xié)商 Class C 分發(fā)窗口。參數(shù)包含設備列表，要發(fā)送的分片文件大小，臨界時間和編碼冗余等；
5.使用應用程序單播下行鏈路為所有要更新的終端設備配置多播組（要使用的多播地址、密鑰等）；
6.Service 使用單播下行鏈路為所有要更新的終端設備配置 C 類。在后臺，終端設備必須將其時鐘與網(wǎng)絡時鐘同步；
7.為所有要更新的終端設備設置碎片會話；
8.將碎片文件發(fā)送到 NS，NS 將片段文件廣播（或單播）到要更新的終端設備；
9.一旦終端設備收到足夠的碎片，就會重建二進制鏡像；
10.終端設備重組并檢查鏡像的完整性；
11.終端設備的將新固件映像標記為“就緒”。這意味著映像將在下次重置時由引導加載程序切換至新固件；
12.設備重啟，并在入網(wǎng)成功后并發(fā)送一包上行數(shù)據(jù)，其中可包含當前新固件的版本號等信息。

想要瀏覽完整流程，可查看 LoRa?聯(lián)盟FUOTA Process Summary Technical Recommendation文檔。

有關使用組播和 FUOTA的初學者指南，也可查看視頻。

RUI3LoRaWAN?FUOTA的實現(xiàn)方式

LoRa?聯(lián)盟利用LoRaWAN?協(xié)議之上的應用層協(xié)議對FUOTA流程進行了標準化，例如時鐘同步消息協(xié)議、遠程多播設置協(xié)議、以及分片數(shù)據(jù)塊傳輸協(xié)議。這些協(xié)議可以實現(xiàn)在應用服務器指定的時間向多個設備下發(fā)固件鏡像。

下圖顯示了 LoRaWAN?網(wǎng)絡架構中的 FUOTA概覽。應用服務器請求LoRaWAN?網(wǎng)絡服務器將固件鏡像連同交付時間一起，交付給一個終端設備或一組終端設備。LoRaWAN?網(wǎng)絡服務器根據(jù)請求通過 LoRaWAN?無線網(wǎng)絡將固件鏡像傳送到終端設備。

LoRaWAN? 網(wǎng)絡架構中的??FUOTA? 概覽

應用層協(xié)議用于從LoRaWAN?網(wǎng)絡服務器到終端設備的傳輸。分片數(shù)據(jù)塊傳輸協(xié)議提供了將固件鏡像分割為小于LoRaWAN?網(wǎng)絡中可以傳輸?shù)淖畲笾?，并將其重構為固件鏡像的功能。遠程組播協(xié)議可以提供將分段的固件鏡像同時傳送到一組終端設備的功能。時鐘同步協(xié)議提供了將終端設備的時鐘與LoRaWAN?網(wǎng)絡的GPS時鐘同步的功能，以便終端設備可以準備交付并接收分段的固件鏡像。

下圖顯示了LoRaWAN?網(wǎng)絡服務器和終端設備之間的消息交換。首先，使用應用層協(xié)議將交付所需的參數(shù)設置到終端設備。之后，固件鏡像將通過分片數(shù)據(jù)塊傳輸協(xié)議分片傳遞給終端設備。終端設備將碎片數(shù)據(jù)重建到固件鏡像中，使用固件鏡像更新內(nèi)部固件并重新啟動。