LoRaWANクラスＡを正しく理解する

#クラスＡの基本

LoRaWANの通信プロトコルについて調べると、方式は非常に簡単であることがわかるが、どれも説明不十分で詳細を理解できないことが多い。

LoRaWANの基本的な通信は、クラスＡとして定義されたプロトコルを使用する。クラスＡでは、かならずエンドデバイスからデータを送信し、その後データを受信する単純なプロトコルとなっている。その説明では、下のような図をよく見かける。
この図の説明がどれもよろしくない。

※ＬｏＲａＷＡＮ仕様書1.0.2から引用

##錯覚１
先ほどの図を見ると、送信後にＲＸ１とＲＸ２が２回送られてくるのではないかと錯覚する。
これが紛らわしい。ＲＸ１とＲＸ２は、受信中を示しているのではなく、受信を待機している期間を示している。この、ＲＸ１とＲＸ２を受信スロットと呼ぶ。そして、ゲートウェイは、ＲＸ１とＲＸ２のいずれか片方の時間帯に下りデータを送信する。

ＲＸ１で受信した場合、ＲＸ２は受信しない

ＲＸ１で受信しなかった場合、ＲＸ２で受信する

受信スロット	説明	受信周波数
ＲＸ１	最初の受信待機の期間。送信完了後１秒後（RECEIVE_DELAY1）に開き、受信ウィンドウ時間後に閉じる。	デフォルトでは直前の上りデータの周波数と同じである必要がある。ただし、ネットワーク側からの指示（ＭＡＣコマンド）により、受信周波数を変更することが可能。
ＲＸ２	２番目の受信待機の期間。送信完了後２秒後（RECEIVE_DELAY2）に開き、受信ウィンドウ時間後に閉じる。	ＡＳ９２３のデフォルトでは９２３．２ＭＨｚが使用される。ただし、ネットワーク側からの指示（ＭＡＣコマンド）により、受信周波数を変更することが可能。

##錯覚２
さらに、錯覚するのは、下りデータの受信時間だ。
最初の図を見ると、RECEIVE_DELAY1とRECEIVE_DELAY2の期間の１秒しか受信できないのではないかと錯覚する。つまり、１秒に収まるデータ量しか受信できないのではないかと勘違いする。

ところが、ＬｏＲａＷＡＮの規格では、最大送信時間は３秒なので、１秒を超えたデータ量を受信することができる。
つまり、ＲＸ１の期間に受信を開始した場合、受信が終わるまで最大３秒間は受信を続けることができる。その場合は、RECIVE_DELAY２の時間を過ぎてしまうので、エンドデバイスはＲＸ２スロットは無視して、ＲＸ１の受診を継続することになる。

ＲＸ１で長い下りデータを受信

ＲＸ２で長い下りデータを受信

##まとめ
・クラスＡは、ＬｏＲａＷＡＮの基本クラスで、エンドデバイスから送信しないと、受信できない。
・ＲＸ１、ＲＸ２は受信スロットと呼び、エンドデバイスが受信待機する期間を表す。
・エンドデバイスは、ＲＸ１スロットで必ず受信を待機し、データを正常に受信した場合は、ＲＸ２スロットを開かない。
・ＲＸ１スロットでデータが来なかった場合、または他人宛てのデータを受診した場合は、ＲＸ２スロットを開く。
・受信できるデータの最大時間は３秒。
・ＲＸ１、ＲＸ２ともに受信スロットの周波数はＭＡＣコマンドでネットワーク側から変更可能。

また、ゲートウェイがＲＸ１スロットで送信するのか、ＲＸ２スロットで送信するのかは、ＬｏＲａＷＡＮネットワーク側で制御する。例えば、ＲＸ１スロットで使用する周波数が混雑している場合は、ＲＸ２スロットを使うなどの制御が考えられる。