通过MQTT在LoRaWAN网络中获取LoRa节点数据
尽管现在云服务器已经比较成熟，比如阿里云或者腾讯云，但是，在物联网领域的一些特定的工业应用场景下，用户可能更希望能够将数据传输到自己的服务器。这时候，mqtt的重要性就体现出来了。本文介绍在lorawan组网网络中，如何在自己的应用服务器上，通过mqtt订阅来获取到节点上报的数据。
希望了解没有互联网，如何本地获取到lorawan的终端数据的，可以参见文章《没有互联网，如何本地获取到lorawan的终端数据?》。希望了解树莓派网关如何连接到阿里云的，可以参见文章《两步走，让自己的lorawam网关与阿里云连线》、《电脑如何登录树莓派网关——手把手教你如何将树莓派lorawan网关连接到服务器之第一篇”，加超链接》。
一、lorawan典型网络结构
为了让大家更清楚mqtt的具体位置，我们需要先对lorawan组网的典型网络结构进行介绍。
图 1 lorawan网络结构
图1是一个完整的lorawan网络结构。从图1中我们很清楚的可以看到，一个完整的lorawan网络由以下三个角色组成：终端设备(end nodes)，网关(concentrator/gateway)，ns服务器(network server)。虽然我们很清楚的知道了lorawan网络中的角色组成，但是各个角色的作用是什么，它们分别完成什么工作呢?
终端设备就是我们常说的节点。终端设备负责数据采集，将采集到的数据以无线信号的形式传递出去，这个数据是经过加密处理的。网关负责接收终端传递过来无线信号数据。因为终端对数据进行了加密，网关是无法知道接收到的数据内容。网关会将接收到的数据直接转发给ns服务器。
ns服务器接收到网关转发的数据，ns会根据数据中的身份信息使用对应的终端密钥对数据进行解密，解密之后就得到了终端采集的数据信息。rak的商业网关内部集成ns服务器，也就是说，rak的商业网关既承担网关角色又承担的ns服务器角色。
二、mqtt功能简述
那么，mqtt又是如何工作的呢?我们通过图2来理解mqtt的工作原理。
图 2 mqtt的工作原理
我们从字面意思上可以看出，发布者(publisher)实际上就是负责发布信息，订阅者(subscriber)实际上负责收集发布者发布的信息。发布者应该将信息往哪里发布，订阅者又需要到哪里订阅信息呢?这个时候就需要mqtt broker，它实际上就是一台mqtt服务器。
我们可以将mqtt broker理解为一个新闻发布的网站，发布者理解为新闻编辑人员或者新闻发布人员，将订阅者理解为浏览、查看新闻的用户。
三、在lorawan网络中，如何通过mqtt订阅来获取到lora节点的数据?我们已经清楚了lorawan网络的工作原理，我们也清楚了mqtt的工作原理，那么我们如何通过mqtt来获取节点的数据呢?可以参见图3。
图 3 mqtt订阅获取lora节点的数据的原理图
有些lorawan网关仅仅是网关，但有些lorawan网关内置服务器(ns)。比如，rak瑞科慧联的商业网关既是lorawan网关的角色，又是ns的角色。对于这种类型的lorawan网关而言，我们就可以按照图3的方式来进行组网，构成lorawan+mqtt的网络组合。
在我们的lorawan+mqtt的网络组合中，ns是做为一个发布者，将接收到的lora节点数据发布到mqtt broker上，用户自己的应用程序只要做为订阅者，就可以非常便捷的获取到lora节点的数据信息了。
进一步的，我们还可以思考这个问题：在lorawan网络中，rak瑞科慧联的商业网关既是lorawan网关的角色，又是ns的角色。那么在mqtt的网络中，rak瑞科慧联的商业网关就只能是发布者的角色吗?它能不能扮演mqtt broker的角色呢?
rak瑞科慧联的商业网关内部集成一个mqtt broker,也就是说，rak瑞科慧联的商业网关也能兼职mqtt broker的角色。使用内部集成有mqtt broker的lorawan网关，比如rak瑞科慧联的商业网关，用户无需其他部署，就能在用户自己的应用服务器上通过mqtt订阅到lora节点上报的数据信息了。
本文介绍了lorawan网络结构的基本概念，mqtt功能的基本工作原理，以及mqtt如何在lorawan网络的基础上进行组网，从而在用户自己的应用服务器上通过mqtt订阅获取到lora节点上报的数据信息。本文仅仅是介绍工作原理，具体如何通过mqtt获取到lora节点的数据的应用实例，请期待我们的接下来的系列文章。
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一、lorawan典型网络结构
为了让大家更清楚mqtt的具体位置，我们需要先对lorawan组网的典型网络结构进行介绍。
图 1 lorawan网络结构
图1是一个完整的lorawan网络结构。从图1中我们很清楚的可以看到，一个完整的lorawan网络由以下三个角色组成：终端设备(end nodes)，网关(concentrator/gateway)，ns服务器(network server)。虽然我们很清楚的知道了lorawan网络中的角色组成，但是各个角色的作用是什么，它们分别完成什么工作呢?
终端设备就是我们常说的节点。终端设备负责数据采集，将采集到的数据以无线信号的形式传递出去，这个数据是经过加密处理的。网关负责接收终端传递过来无线信号数据。因为终端对数据进行了加密，网关是无法知道接收到的数据内容。网关会将接收到的数据直接转发给ns服务器。
ns服务器接收到网关转发的数据，ns会根据数据中的身份信息使用对应的终端密钥对数据进行解密，解密之后就得到了终端采集的数据信息。rak的商业网关内部集成ns服务器，也就是说，rak的商业网关既承担网关角色又承担的ns服务器角色。
二、mqtt功能简述
那么，mqtt又是如何工作的呢?我们通过图2来理解mqtt的工作原理。
图 2 mqtt的工作原理
我们从字面意思上可以看出，发布者(publisher)实际上就是负责发布信息，订阅者(subscriber)实际上负责收集发布者发布的信息。发布者应该将信息往哪里发布，订阅者又需要到哪里订阅信息呢?这个时候就需要mqtt broker，它实际上就是一台mqtt服务器。
我们可以将mqtt broker理解为一个新闻发布的网站，发布者理解为新闻编辑人员或者新闻发布人员，将订阅者理解为浏览、查看新闻的用户。
三、在lorawan网络中，如何通过mqtt订阅来获取到lora节点的数据?我们已经清楚了lorawan网络的工作原理，我们也清楚了mqtt的工作原理，那么我们如何通过mqtt来获取节点的数据呢?可以参见图3。
图 3 mqtt订阅获取lora节点的数据的原理图
有些lorawan网关仅仅是网关，但有些lorawan网关内置服务器(ns)。比如，rak瑞科慧联的商业网关既是lorawan网关的角色，又是ns的角色。对于这种类型的lorawan网关而言，我们就可以按照图3的方式来进行组网，构成lorawan+mqtt的网络组合。
在我们的lorawan+mqtt的网络组合中，ns是做为一个发布者，将接收到的lora节点数据发布到mqtt broker上，用户自己的应用程序只要做为订阅者，就可以非常便捷的获取到lora节点的数据信息了。
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