Guia da Função de Repetidor LoRaWAN do Wio-E5
LoRaWAN® é uma marca usada sob licença da LoRa Alliance®. A marca LoRa® é uma marca registrada da Semtech Corporation ou de suas subsidiárias.
Hardware aplicável: Módulo LoRa® Wio-E5
Firmware: Firmware personalizado (por favor, consulte antes de fazer o pedido)
Versão do documento: V1.0
Suporte de servidor: ChirpStack / The Things Network (TTN)
Clique Aqui para baixar o firmware da Função de Repetidor LoRaWAN do Wio-E5.
1. Visão geral
A função de repetidor do Wio-E5 é baseada na Especificação de Repetidor LoRaWAN, permitindo que dispositivos em áreas sem cobertura direta de gateway acessem a rede LoRaWAN por meio de um dispositivo Relay Master.
Conceitos principais
| Função | Descrição | Conexão de rede |
|---|---|---|
| Relay Master | Atua como um dispositivo de ponte, ouvindo e encaminhando pacotes do Slave para o gateway real | Conexão direta com a rede LoRaWAN (OTAA) |
| Relay Slave | Localizado em áreas sem sinal, acessa a rede indiretamente via Master | Conexão indireta via Master |
| WOR (Wake-on-Radio) | Slave envia periodicamente quadros de wake-up, Master escuta e responde | - |
Destaques do fluxo de trabalho
- Detecção CAD: O Master abre uma janela de detecção de atividade de canal (Channel Activity Detection) a cada 1 segundo para ouvir o Slave
- Sincronização de tempo: Após a comunicação inicial, o Slave sincroniza o tempo com o Master, reduzindo os símbolos de preâmbulo de 259 para 15, reduzindo significativamente o consumo de energia e a ocupação de canal
- Janela RXR: O Slave usa a terceira janela de recepção (RX Window 3) para receber dados downstream
2. Pré-requisitos
2.1 Lista de hardware
- Módulo Wio-E5 × 2 (um como Master, outro como Slave)
- Gateway LoRaWAN (por exemplo, SenseCAP M2 Multi-Platform)
- Ferramenta USB-para-Serial (taxa de baud: 9600)
- Computador com ferramenta de depuração serial instalada (por exemplo, XCOM, Putty)
2.2 Seleção do ambiente de servidor
| Fase | Plataforma recomendada | Observações |
|---|---|---|
| Teste | ChirpStack | Suporte nativo a Relay, interface Web para vinculação de dispositivos |
| Produção | TTN | Requer configuração com ferramenta TTN CLI. O TTN atualmente aceita mensagens de repetidor, mas não possui interface Web completa de gerenciamento de Relay |
3. Configuração do dispositivo (comandos AT)
Todos os comandos AT devem ser inseridos via ferramenta serial com taxa de baud ajustada para 9600, terminados por retorno de carro (<CR><LF>).
3.1 Configuração do 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 Configuração do 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. Configuração do servidor (ChirpStack)
4.1 Registrar gateway e aplicação
- Registrar gateway: Gateways → Add gateway → Inserir o EUI do gateway
- Criar aplicação: Applications → Add application → Inserir nome (por exemplo, relay-app)
4.2 Criar perfis de dispositivo
Perfil do Slave
- Geral: Selecionar região (EU868), LoRaWAN 1.0.4
- Aba Relay:
- Device is a Relay ❌
- Device is a Relay capable end-device ✅
- Only use Relay ✅
Perfil do Master
- Geral: Igual ao acima
- Aba Relay:
- Device is a Relay ✅
- Relay enabled ✅
- Device is a Relay capable end-device ❌
4.3 Registrar dispositivos e vincular
Passo 1: Registrar dispositivo Slave
- Ir para relay-app → Devices → Add
- Preencher: Device EUI, Join EUI, selecionar o Perfil de Dispositivo Slave
- Inserir AppKey em OTAA Keys
Passo 2: Registrar dispositivo Master
- Igual ao acima, selecionar o Perfil de Dispositivo Master
Passo 3: Vincular relacionamento (Crítico)
- Entrar na lista de dispositivos em relay-app
- Selecionar dispositivo Slave → clicar em Selected devices → Add to relay
- Selecionar o dispositivo Master correspondente como relay host na janela pop-up
- Verificar: ir para a aba Relays, o Slave deve aparecer listado sob o Master
5. Configuração do servidor (TTN)
O TTN requer Command Line Interface (CLI) para configuração de Relay. A interface Web só oferece suporte ao registro básico de dispositivos.
5.1 Registro básico
- Registrar gateway:
Gateways→Register gateway→ Inserir EUI e plano de frequência - Aplicação:
Applications→Add application→ Definir ID (relay-app) - Registrar dispositivos:
- Slave: Definir ID (relay-tx), inserir
DevEUI/JoinEUI/AppKey - Master: Definir ID (relay-rx), inserir
DevEUI/JoinEUI/AppKey
- Slave: Definir ID (relay-tx), inserir
5.2 Configuração via CLI (exemplo em 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 mais informações, consulte a Documentação Oficial do TTN.
6. Testes de validação
6.1 Iniciar o Relay Master
Abra a ferramenta de porta serial e selecione a porta serial correspondente com taxa de baud de 9600 para monitorar o 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
Neste ponto, o Relay Master está pronto para acordar e encaminhar usando o Relay Slave.
6.2 Iniciar o 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 Verificação de sincronização de tempo e otimização
# 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. Observações importantes
-
Seleção de servidor: Atualmente o TTN só oferece suporte à configuração de Relay via CLI. O ChirpStack oferece suporte completo via interface Web. Recomenda-se usar ChirpStack para testes.
-
Otimização de Energia: Após a sincronização de tempo, o preâmbulo do quadro WOR do Slave é reduzido de 259 para 15, reduzindo significativamente o consumo de energia. Recomendado para implantações estáveis.
-
Requisito de Firmware: Certifique-se de que o firmware do Wio-E5 oferece suporte ao conjunto de comandos AT+STDRELAY.
-
Teste de Alcance: Mantenha uma distância entre o Slave e o Master (por exemplo, 50–500 metros) durante o teste para verificar a eficácia do encaminhamento por repetição.