近年來，隨著物聯網應用在各行各業規模化落地，物聯網終端數量也在與日俱增。和其他網絡終端設備一樣，物聯網終端同樣存在軟件漏洞、安全升級或功能更新等問題，需要對終端進行現場維護和升級。而這項工作隨著落地終端數量的增長，現場維護所需的人工操作升級成本也越來越高。因此，FUOTA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?協議棧上支持 FUOTA升級。

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，從而實現固件更新。需要注意的是，FUOTA不是LoRaWAN?MAC層的一部分，它運行在應用層，因此，FUOTA中的所有進程都與LoRaWAN?協議版本無關。

LoRaWAN?FUOTA名詞解釋：

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.創建壓縮固件或者增量固件，選擇分片參數（分片數量，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 協商 Class C 分發窗口。參數包含設備列表，要發送的分片文件大小，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，并在入網成功后并發送一包上行數據，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的實現方式

LoRa?聯盟利用LoRaWAN?協議之上的應用層協議對FUOTA流程進行了標準化，例如時鐘同步消息協議、遠程多播設置協議、以及分片數據塊傳輸協議。這些協議可以實現在應用服務器指定的時間向多個設備下發固件鏡像。

下圖顯示了 LoRaWAN?網絡架構中的 FUOTA概覽。應用服務器請求LoRaWAN?網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?網絡服務器根據請求通過 LoRaWAN?無線網絡將固件鏡像傳送到終端設備。

應用層協議用于從LoRaWAN?網絡服務器到終端設備的傳輸。分片數據塊傳輸協議提供了將固件鏡像分割為小于LoRaWAN?網絡中可以傳輸的最大值，并將其重構為固件鏡像的功能。遠程組播協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。時鐘同步協議提供了將終端設備的時鐘與LoRaWAN?網絡的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?網絡服務器和終端設備之間的消息交換。首先，使用應用層協議將交付所需的參數設置到終端設備。之后，固件鏡像將通過分片數據塊傳輸協議分片傳遞給終端設備。終端設備將碎片數據重建到固件鏡像中，使用固件鏡像更新內部固件并重新啟動。

RAK低代碼開發平臺 RUI3的LoRaWAN?FUOTA升級預計將在 10月底的 RAK秋季發布會上正式發布，屆時將使用 RAK4631終端和 RAK7268網關進行演示，后續將支持更多的第三方網關和終端，敬請期待！