Wio-E5 LoRaWAN 中继功能指南

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LoRaWAN® 是在 LoRa Alliance® 许可下使用的标志。 LoRa® 标志是 Semtech Corporation 或其子公司的商标。

适用硬件：Wio-E5 LoRa® 模组

固件：自定义固件（下单前请先咨询）

文档版本：V1.0

服务器支持：ChirpStack / The Things Network (TTN)

点击此处下载 Wio-E5 LoRaWAN 中继功能固件。

1. 概述

Wio-E5 中继功能基于 LoRaWAN Relay Specification，允许处于无网关直连覆盖区域的设备，通过一个**中继主机（Relay Master）**接入 LoRaWAN 网络。

核心概念

角色	描述	网络连接方式
Relay Master	作为桥接设备，监听并转发来自 Slave 的数据包到实际网关	与 LoRaWAN 网络直接连接（OTAA）
Relay Slave	位于信号盲区，通过 Master 间接接入网络	通过 Master 间接连接
WOR (Wake-on-Radio)	Slave 周期性发送唤醒帧，Master 监听并响应	-

工作流程要点

• CAD 侦测：Master 每 1 秒开启一次信道活动检测（CAD）窗口，用于监听 Slave
• 时间同步：初次通讯后，Slave 与 Master 进行时间同步，将前导码符号数从 259 减少到 15，显著降低功耗和信道占用
• RXR 接收窗口：Slave 使用第三个接收窗口（RX Window 3）接收下行数据

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2. 前置条件

2.1 硬件清单

• Wio-E5 模组 × 2（一个作为 Master，一个作为 Slave）
• LoRaWAN 网关（例如 SenseCAP M2 Multi-Platform）
• USB 转串口工具（波特率：9600）
• 安装了串口调试工具的电脑（如 XCOM、Putty）

2.2 服务器环境选择

阶段	推荐平台	说明
测试	ChirpStack	原生支持 Relay，提供 Web UI 进行设备绑定
量产	TTN	需要使用 TTN CLI 工具进行配置。TTN 目前可接收中继消息，但尚未提供完整的中继管理 UI

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3. 设备配置（AT 指令）

note

所有 AT 指令必须通过串口工具输入，波特率设置为 9600，并以回车换行（<CR><LF>）结尾。

3.1 Relay Slave 配置

# 1. Set to OTAA mode
AT+MODE=OTAA

# 2. Set frequency band (EU868 example)
AT+DR=EU868

# 3. Set channels (0-2)
AT+CH=NUM,0-2

# 4. Enable Slave mode (Critical)
AT+STDRELAY=MODE,SLAVE

# 5. Get device ID information (record DevEUI and AppEUI)
AT+ID

# 6. Set AppKey (generated on server side)
AT+KEY=APPKEY,"your_app_key_here"

3.2 Relay Master 配置

# 1. Basic network settings (same as Slave)
AT+MODE=OTAA
AT+DR=EU868
AT+CH=NUM,0-2

# 2. Initially disable Relay mode (enabled via server downlink)
AT+STDRELAY=MODE,OFF

# 3. Set AppKey
AT+KEY=APPKEY,"your_app_key_here"

# 4. Enable debug logs (to observe forwarding process)
AT+LOG=DEBUG

4. 服务器配置（ChirpStack）

4.1 注册网关和应用

1. 注册网关：Gateways → Add gateway → 输入 Gateway EUI
2. 创建应用：Applications → Add application → 输入名称（例如：relay-app）

4.2 创建设备配置文件（Device Profiles）

Slave 配置文件

• General：选择区域（EU868），LoRaWAN 1.0.4

• Relay 选项卡：
  • Device is a Relay ❌
  • Device is a Relay capable end-device ✅
  • Only use Relay ✅

Master 配置文件

• General：与上述相同

• Relay 选项卡：
  • Device is a Relay ✅
  • Relay enabled ✅
  • Device is a Relay capable end-device ❌

4.3 注册设备并绑定

步骤 1：注册 Slave 设备

• 进入 relay-app → Devices → Add
• 填写：Device EUI、Join EUI，并选择 Slave 设备配置文件
• 在 OTAA Keys 中输入 AppKey

步骤 2：注册 Master 设备

• 与上述相同，选择 Master 设备配置文件

步骤 3：绑定关系（关键）

1. 进入 relay-app 的设备列表
2. 选择 Slave 设备 → 点击 Selected devices → Add to relay
3. 在弹出窗口中选择对应的 Master 设备作为中继主机
4. 校验：进入 Relays 选项卡，应能看到 Slave 列在对应 Master 之下

5. 服务器配置（TTN）

note

TTN 需要使用 命令行界面（CLI） 进行中继配置。Web UI 仅支持基础设备注册。

5.1 基础注册

1. 注册网关：Gateways → Register gateway → 输入 EUI 和频率计划（Frequency Plan）
2. 创建应用：Applications → Add application → 设置 ID（relay-app）
3. 注册设备：
   • Slave：设置 ID（relay-tx），输入 DevEUI/JoinEUI/AppKey
   • Master：设置 ID（relay-rx），输入 DevEUI/JoinEUI/AppKey

5.2 CLI 配置（Windows 示例）

# 1. Download and configure CLI (version 3.32.2+)
ttn-lw-cli.exe use "eu1.cloud.thethings.network"

# 2. Login to TTN (opens browser for authorization)
ttn-lw-cli.exe login

# 3. Enable Relay Master (serving mode)
ttn-lw-cli.exe relays create relay-app relay-rx --mode.serving

# 4. Enable Relay Slave and associate with Master (always via Master)
ttn-lw-cli.exe relays create relay-app relay-tx \
  --mode.served.mode.always \
  --mode.served.serving-device-id relay-rx

# 5. Create uplink forwarding rule (index 0)
ttn-lw-cli.exe relays uplink-forwarding-rules create relay-app relay-rx 0 --device-id relay-tx

更多信息请参考 TTN 官方文档。

6. 验证测试

6.1 启动 Relay Master

打开串口工具，选择对应的串口并将波特率设置为 9600，用于监控日志（Log）。

# 1. Turn on log output:
AT+LOG=DEBUG

# 2. Reset device
AT+RESET

# 3. The Relay Master is turned on and off by the server downlink control, turn off the Relay mode first 
AT+STDRELAY=MODE,OFF

# 4. Join network (observe logs until +JOIN:Done)
AT+JOIN

# 5. Trigger uplink to receive Relay Config MAC command from server
AT+MSG

# Logs should show:
# +LOG: DEBUG ... MACCMD, RX, 0219010350FF00010640002000000042400043007F07
# Then CAD window opens every 1 second: 
# +LOG: DEBUG 211708 LORA   CAD, 865100000, SF9, 125KHz

此时，Relay Master 已准备好通过 Relay Slave 进行唤醒和转发。

6.2 启动 Relay Slave

# 1. Ensure Slave mode is set
AT+STDRELAY=MODE,SLAVE

# 2. Reset and enable logs
AT+RESET
AT+LOG=DEBUG

# 3. Attempt network join (via Master forwarding)
AT+MODE=OTAA
AT+JOIN

# Logs should show:
# +JOIN: Network joined
# +JOIN: NetID 000000 DevAddr 00:C9:F4:5F
# +JOIN: Done

6.3 时间同步与优化验证

# Set retry count to 1
AT+RETRY=1

# Send confirmed packet (first time)
AT+CMSGHEX=AA

# +LOG: DEBUG 872489 LORA   TX, 865100000, SF9, 125KHz, 259, 22
# +LOG: DEBUG 872490 LORA   TX, 015FF4C90054066CFF01006A3A2EA8
# Observe: WOR_ACK received, preamble length ~259

# At this point, WOR_ACK will be received and time synchronization will be performed, and the number of subsequent preamble derived from the calculation will be greatly reduced.

# Send again (synchronized)
AT+CMSGHEX=AA

# +LOG: DEBUG 141852 LORA   TX, 865100000, SF9, 125KHz, 15, 22
# Observe: Preamble reduced to ~15, latency decreased

7. 重要说明

1. 服务器选择：目前 TTN 仅支持通过 CLI 进行中继配置；ChirpStack 提供完整的 Web UI 支持。建议在测试阶段使用 ChirpStack。

2. 功耗优化：时间同步后，从机 WOR 帧前导码从 259 减少到 15，显著降低功耗。推荐用于稳定部署场景。

3. 固件要求：请确保 Wio-E5 固件支持 AT+STDRELAY 指令集。

4. 测试距离：在测试过程中保持从机与主机之间的距离（如 50-500 米），以验证中继转发效果。

资源

• 📄[PDF] Wio-E5 LoRaWAN 中继功能使用说明书