LoRaWAN 中终端设备（End Device）接收下行消息

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在 LoRaWAN 中，终端设备（End Device）接收下行消息的时机是通过两个接收窗口（Receive Window, RX1 和 RX2）来实现的。这两个时间窗口的开启时间、频率、数据速率等由 LoRaWAN 协议规定。以下是具体的规定：

1. 上行消息后的接收窗口时序

  • LoRaWAN 设备在发送完一条上行消息（Uplink）后，默认会打开两个接收窗口，分别为 RX1 和 RX2，以接收来自网关的下行消息（Downlink）。
  • 接收窗口开启时间相对于上行消息的结束时间（End of Uplink Transmission）计算：
    • RX1 接收窗口：通常在上行消息结束后 1秒 开启。
    • RX2 接收窗口：通常在上行消息结束后 2秒 开启。

2. 接收窗口配置

  • RX1 窗口：

    • 频率：RX1 窗口使用与上行消息相同的频率。
    • 数据速率：RX1 的数据速率（DR）是上行消息的速率减去一定偏移量（offset）。偏移量根据区域规范不同而不同，比如在 EU868 区域，通常是上行数据速率减 1。

  • RX2 窗口：

    • 频率：RX2 窗口使用一个固定的频率。对于 EU868 区域，默认频率为 869.525 MHz，而在 US915 区域，频率为 923.3 MHz。
    • 数据速率：RX2 窗口使用一个固定的数据速率，通常在 EU868 区域使用 DR0（SF12, BW125） 或者在 US915 区域使用 DR8（SF12, BW500）。

3. 窗口时长和关闭

  • 每个接收窗口的默认开启时长非常短，通常为 几百毫秒，以便节省电量。窗口会在未收到数据的情况下自动关闭。
  • 如果终端设备在 RX1 窗口成功接收到数据包，则 RX2 窗口不会开启。
  • 如果 RX1 未成功接收，则 RX2 窗口会在其时间点开启，再次尝试接收下行消息。

4. Class A 设备的下行通信规则

  • 在 LoRaWAN Class A 中，设备只能在上行消息之后的 RX1 和 RX2 窗口内接收下行消息。
  • 如果网关未能在 RX1 和 RX2 窗口中成功下发消息，则需要等待下一次上行消息后再次尝试发送下行数据。

5. Class B 和 Class C 的下行窗口

  • Class B 设备会有额外的“ping slot”接收窗口，因此能在更频繁的固定时间点接收消息。
  • Class C 设备几乎一直保持接收状态，仅在发送上行消息时关闭接收。

总结

在 LoRaWAN Class A 模式下，RX1 和 RX2 接收窗口的配置为终端接收下行消息提供了严格的时间窗口和频率配置要求，以平衡低功耗和通信及时性。