怎样将网关内置NS迁移到标准LoRaWAN架构

在LoRaWAN网络部署中，网关内置NS（Network Server）曾是一种简化架构的选择，但它正逐渐失去其核心价值。随着物联网需求的升级，其局限性愈发明显。
三层架构是标准的LoRaWAN架构
1.1 三层架构的功能分工
标准的LoRaWAN 架构是三层架构，设备层也就是传感器或者采集层，负责将传感器数据采集后通过LoRa调制技术发送到网关。
网关作为一个透传的设备，将LoRa数据解调后将payload及LoRa相关的信号数据打包后以json格式发送到NS。
NS是LoRaWAN网络的核心大脑，负责管理终端设备、处理数据、分配网络资源，并保障通信的安全性。
1.2 三层架构的优点
LoRaWAN的协议，包含了鉴权（入网鉴权和数据完整性鉴权），加解密，帧号管理，ADR，对时，模式切换等MAC层指令。LoRaWAN协议主要由设备层和NS层进行实现和交互。
三层架构的优势是三层各司其职按照标准的协议进行协同工作。对于需求方而言，可以对三层的设备进行分开采购，只要符合LoRaWAN的协议标准。任何一个LoRaWAN的设备可以通过任意一家的网关接入任何一家的NS服务器，这样层次的架构搭建了稳健的LoRaWAN的生态系统，也避免了私有化协议被任何一家供应商被绑定，从而能帮助LoRaWAN生态做得更大。
1.3 网关内置NS 是一种私有化方案
如果将NS内置到网关，事实上变成了网关和NS变成了一套私有化体系，从而在客户选择上将网关与NS形成绑定。
网关内置NS的适用场景
网关内置NS的设计初衷是为小型物联网项目提供一种快速、低成本的解决方案。以下是一些典型的适用场景：

1. 小型项目快速验证：当开发者或企业在初步探索LoRaWAN技术时，内置NS的网关可以快速搭建一个小型测试网络，无需额外部署云端NS，降低了初期的开发和测试成本。
2. 资源受限环境：在一些偏远地区或网络基础设施薄弱的场景中，内置NS的网关可以作为独立的网络节点运行，减少对云端的依赖。例如，星纵智能的UG65网关内置NS，支持MQTT/HTTP API，最多可连接100个终端节点，适合小型楼宇或局部区域的物联网应用。
3. 数据本地化处理：某些场景下，数据需要在本地快速处理，避免上传云端带来的延迟和隐私风险。例如，基于云边协同的智能网关结合边缘计算与云计算技术，可以在网关侧对数据进行本地化处理，减少数据上传量，降低终端到网关的时延。
   网关内置NS的缺点
   尽管网关内置NS在特定场景下有一定价值，但在大多数实际应用中，它的局限性使其难以满足现代物联网的需求，当一个系统/项目中 网关多于1个时，就存在以下问题。
4. 无法实现多网关交叉覆盖：
   网关内置NS的网络架构是中心化的，每个网关只能管理其覆盖范围内的设备，无法实现多网关之间的交叉覆盖。这导致网络的扩展性和灵活性受限。当设备数量增加或覆盖范围扩大时，容易出现网络孤岛问题。
5. 系统容量有限：
   内置NS的网关通常只能支持少量设备接入。例如，某些网关最多只能连接20或100个终端节点。这显然无法满足大规模物联网项目的需求。
6. 功能受限：
   相比云端NS，内置NS的功能通常较为简单，缺乏高级功能支持。例如，它可能不支持复杂的设备管理、数据安全机制（如端到端加密）、频谱管理等。而云端NS（如ThinkLink、ChirpStack、TTN等）则提供了更强大的功能，如设备认证、密钥管理、数据转发、规则引擎等。
7. 扩展性差：
   内置NS的网关一旦部署，其容量和功能基本固定，难以根据需求动态扩展。而云端NS可以通过增加服务器资源或采用分布式架构轻松扩展，适应不断增长的设备数量和复杂的应用场景。
8. 数据孤岛问题：
   每个网关的内置NS独立运行，导致数据分散在多个网关中，难以实现统一管理和分析。云端NS则可以集中管理所有设备和数据，便于进行全局优化和决策。
   如何由两层架构变成三层架构的迁移
   如果接入系统的设备是标准LoRaWAN的设备，那么由两层架构变成三层架构是个非常容易的事情。实际工作需要分成四个步骤。
   4.1 需要搭建一个NS服务器
   主流的的服务器供应商如 TTN ，thinklink，chirp stack。主要的都是采用mqtt协议，一般都支持基于UDP的 GWMP，或者semtech的basic station协议。也同时都以各家私有化的基于mqtt的协议接口。其中 chirp stack是个开源的协议栈，市场占有率比较高，大部分厂家的网关都支持chirp stack的接入。如果门思科技的GDI51系列和GDO51系列，MileSight ，RAK的网关都支持GWMP和chirp stack的接口。
   4.2 导出 已有节点档案信息
   一般项目部署时都有多元组信息，主要包括devEui，devAddr, appkey,nwksessionkey,appsessionkey , standard等。如果没有备份这些信息，则需要通过在原有的网关NS中将这些信息导出。
   这些信息很重要，建议在项目实施后，将这些档案信息进行备份。
   4.3 导入到搭建好的NS系统中
   主流的NS厂家 都支持通过excel表格将档案信息导入，这是个非常简单的事情。
   4.4 修改现有网关的NS指向
   将现有网关的NS指向新搭建的NS服务器。就完成了整个项目的迁移。
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