Guía de la función de relé LoRaWAN de Wio-E5
LoRaWAN® es una marca utilizada bajo licencia de la LoRa Alliance®. La marca LoRa® es una marca registrada de Semtech Corporation o sus filiales.
Hardware aplicable: Módulo Wio-E5 LoRa®
Firmware: Firmware personalizado (consulte antes de realizar el pedido)
Versión del documento: V1.0
Servidor compatible: ChirpStack / The Things Network (TTN)
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1. Descripción general
La función de relé de Wio-E5 se basa en la Especificación de relé LoRaWAN, lo que permite que los dispositivos en áreas sin cobertura directa de gateway accedan a la red LoRaWAN a través de un dispositivo Relay Master.
Conceptos clave
| Rol | Descripción | Conexión de red |
|---|---|---|
| Relay Master | Actúa como dispositivo puente, escuchando y reenviando paquetes desde el Slave al gateway real | Conexión directa a la red LoRaWAN (OTAA) |
| Relay Slave | Situado en zonas sin cobertura, accede a la red de forma indirecta a través del Master | Conexión indirecta a través del Master |
| WOR (Wake-on-Radio) | El Slave envía periódicamente tramas de activación, el Master escucha y responde | - |
Aspectos destacados del flujo de trabajo
- Detección CAD: El Master abre una ventana de detección de actividad de canal cada 1 segundo para escuchar al Slave
- Sincronización de tiempo: Tras la comunicación inicial, el Slave sincroniza la hora con el Master, reduciendo los símbolos de preámbulo de 259 a 15, lo que reduce significativamente el consumo de energía y la ocupación de canal
- Ventana RXR: El Slave utiliza la tercera ventana de recepción (RX Window 3) para recibir datos descendentes
2. Requisitos previos
2.1 Lista de hardware
- Módulo Wio-E5 × 2 (uno como Master, otro como Slave)
- Gateway LoRaWAN (por ejemplo, SenseCAP M2 Multi-Platform)
- Herramienta USB-a-Serie (Baud Rate: 9600)
- Ordenador con herramienta de depuración serie instalada (por ejemplo, XCOM, Putty)
2.2 Selección del entorno de servidor
| Fase | Plataforma recomendada | Notas |
|---|---|---|
| Pruebas | ChirpStack | Soporte nativo de Relay, interfaz web para vinculación de dispositivos |
| Producción | TTN | Requiere configuración con la herramienta TTN CLI. TTN actualmente acepta mensajes de relé pero carece de una interfaz web completa de gestión de Relay |
3. Configuración del dispositivo (comandos AT)
Todos los comandos AT deben introducirse mediante la herramienta serie con baud rate configurado a 9600, terminados con retorno de carro (<CR><LF>).
3.1 Configuración del Relay Slave
# 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 Configuración del Relay Master
# 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. Configuración del servidor (ChirpStack)
4.1 Registrar gateway y aplicación
- Registrar gateway: Gateways → Add gateway → Introducir el Gateway EUI
- Crear aplicación: Applications → Add application → Introducir nombre (por ejemplo, relay-app)
4.2 Crear perfiles de dispositivo
Perfil Slave
- General: Seleccionar Region (EU868), LoRaWAN 1.0.4
- Pestaña Relay:
- Device is a Relay ❌
- Device is a Relay capable end-device ✅
- Only use Relay ✅
Perfil Master
- General: Igual que arriba
- Pestaña Relay:
- Device is a Relay ✅
- Relay enabled ✅
- Device is a Relay capable end-device ❌
4.3 Registrar dispositivos y vincular
Paso 1: Registrar dispositivo Slave
- Ir a relay-app → Devices → Add
- Rellenar: Device EUI, Join EUI, seleccionar Slave Device Profile
- Introducir AppKey en OTAA Keys
Paso 2: Registrar dispositivo Master
- Igual que arriba, seleccionar Master Device Profile
Paso 3: Vincular relación (Crítico)
- Entrar en la lista de dispositivos en relay-app
- Seleccionar dispositivo Slave → Hacer clic en Selected devices → Add to relay
- Seleccionar el dispositivo Master correspondiente como relay host en la ventana emergente
- Verificación: Ir a la pestaña Relays, se debería ver el Slave listado bajo el Master
5. Configuración del servidor (TTN)
TTN requiere Command Line Interface (CLI) para la configuración de Relay. La interfaz web solo admite el registro básico de dispositivos.
5.1 Registro básico
- Registrar gateway:
Gateways→Register gateway→ Introducir EUI y Frequency Plan - Aplicación:
Applications→Add application→ Establecer ID (relay-app) - Registrar dispositivos:
- Slave: Establecer ID (relay-tx), introducir
DevEUI/JoinEUI/AppKey - Master: Establecer ID (relay-rx), introducir
DevEUI/JoinEUI/AppKey
- Slave: Establecer ID (relay-tx), introducir
5.2 Configuración por CLI (ejemplo en Windows)
# 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
Para más información, consulta la documentación oficial de TTN.
6. Pruebas de validación
6.1 Iniciar Relay Master
Abre la herramienta de puerto serie y selecciona el puerto serie correspondiente con un baud rate de 9600 para monitorizar el registro (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
En este punto, el Relay Master está listo para despertar y reenviar utilizando el Relay Slave.
6.2 Iniciar 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 Verificación de sincronización de tiempo y optimización
# 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. Notas importantes
-
Selección de servidor: Actualmente TTN solo admite la configuración de Relay mediante CLI. ChirpStack ofrece compatibilidad completa a través de la interfaz web. Se recomienda utilizar ChirpStack para las pruebas.
-
Optimización de energía: Después de la sincronización de tiempo, el preámbulo de la trama WOR del Esclavo se reduce de 259 a 15, lo que disminuye significativamente el consumo de energía. Recomendado para despliegues estables.
-
Requisito de firmware: Asegúrate de que el firmware de Wio-E5 sea compatible con el conjunto de comandos AT+STDRELAY.
-
Pruebas de alcance: Mantén una distancia entre Esclavo y Maestro (por ejemplo, 50-500 metros) durante las pruebas para verificar la efectividad del reenvío por relé.