Время в эфире (time on air)

От длительности пакета зависят сразу три вещи: сколько заряда батареи уйдёт на передачу, сколько пакетов в час разрешают нормы и как часто пакеты разных узлов будут сталкиваться. Для LoRa эту длительность считают по формуле из даташита SX1276 — разбираем её по слагаемым и проверяем по таблице Semtech.

Обновлено 28 октября 2026 г.Редакция GAW

Содержание

Формула SX1276
Проверка по таблице Semtech
Зачем знать время в эфире

Время в эфире (time on air, ToA) — длительность передачи одного пакета от первого символа преамбулы до последнего бита данных и контрольной суммы. Для узкополосных модемов это просто число бит, делённое на скорость. Для LoRa счёт идёт в символах, а длительность символа зависит от фактора расширения SF и полосы BW: T_s = 2^SF/BW (SX1276, разд. 4.1.1.5).

Формула SX1276

Пакет состоит из преамбулы и блока «заголовок + данные». Длительность преамбулы (разд. 4.1.1.7):

T_\text{preamble} = (n_\text{preamble} + 4{,}25) \cdot T_s,

где n_preamble — значение регистров длины преамбулы. Число символов заголовка и данных:

n_\text{payload} = 8 + \max\left(\left\lceil \frac{8PL - 4SF + 28 + 16CRC - 20IH}{4(SF - 2DE)} \right\rceil (CR + 4),\ 0\right),

T_\text{packet} = T_\text{preamble} + n_\text{payload} \cdot T_s.

Обозначение	Смысл (SX1276, разд. 4.1.1.7)
PL	число байт данных, 1–255
SF	фактор расширения, 6–12
CRC	1, если CRC данных включён
IH	1 в неявном режиме (без заголовка), 0 с заголовком
DE	1, если включён LowDataRateOptimize
CR	номер кодовой скорости: 1 — 4/5, 4 — 4/8

Заголовок в явном режиме передаётся с кодом 4/8 и своим CRC, поэтому первые 8 символов есть всегда; кодовая скорость влияет только на остальную часть.

Проверка по таблице Semtech

AN1200.13 (табл. 3) даёт для SF10, CR = 2 (4/6) и 10 байт данных при 250 кГц время 132,1 мс. Наш расчёт при преамбуле 8, явном заголовке и выключенном CRC:

T_s = 2¹⁰/250 000 = 4,096 мс; T_preamble = 12,25 · 4,096 = 50,18 мс.
Числитель: 80 − 40 + 28 = 68; знаменатель: 4 · 10 = 40; $\lceil 1{,}7 \rceil$ = 2; n_payload = 8 + 2 · 6 = 20.
T_packet = 50,18 + 20 · 4,096 = 132,1 мс — совпадает с таблицей.

При 125 и 500 кГц та же формула даёт 264,2 и 66,0 мс — тоже как в табл. 3.

Зачем знать время в эфире

Батарея. Заряд пакета — ток передачи на время в эфире; при +13 дБм SX1276 в режиме LoRa берёт 28 мА (табл. 10).
Нормы. Во многих полосах ограничена доля времени, которую передатчик может занимать эфир, — по сути коэффициент заполнения для передатчика; конкретные пределы задают национальные правила.
Коллизии. Чем длиннее пакет, тем выше вероятность, что он пересечётся с пакетом соседнего узла.

Укоротить пакет помогают меньший SF, более широкая полоса, неявный заголовок и короткая преамбула — если приёмник её успевает поймать.

Частые вопросы

Сколько длится пакет LoRa из 20 байт?

Зависит от SF и полосы. По формуле SX1276 при 125 кГц, CR 4/5, преамбуле 8, явном заголовке и включённом CRC пакет на SF7 занимает около 57 мс, а на SF12 (с LowDataRateOptimize) — около 1,32 с (наш расчёт). Разница больше чем в 20 раз — поэтому SF подбирают по дальности, а не ставят максимальным.

Почему в формуле преамбулы 4,25, а не 4?

К программируемой длине преамбулы модем добавляет фиксированную служебную часть. Даташит SX1276 называет полную длину «6 + 4 … 65535 + 4» символов (разд. 4.1.1.6), а в формуле времени в эфире стоит n + 4,25 (разд. 4.1.1.7). Для расчёта берите формулу — она сходится с таблицами Semtech.

Как время в эфире связано с батареей?

Почти линейно: заряд одного пакета — ток передачи, умноженный на время в эфире. При +13 дБм SX1276 в режиме LoRa потребляет 28 мА (табл. 10), так что пакет длиной 1,32 с расходует около 37 мА·с, а пакет 57 мс — около 1,6 мА·с (наш расчёт). Срок службы с учётом сна считает калькулятор времени работы от батареи.

Источники

Semtech. SX1276/77/78/79 Datasheet, Rev. 5 (August 2016) — архивная копия официального файла; разд. 4.1.1.7 (с. 31): Ts = 1 / Rs, Tpreamble = (npreamble + 4,25) · Ts, npayload = 8 + max(ceil((8PL − 4SF + 28 + 16CRC − 20IH) / (4(SF − 2DE))) · (CR + 4), 0), Tpayload = npayload · Ts, Tpacket = Tpreamble + Tpayload; PL 1–255 байт, SF 6–12, IH = 1 без заголовка, DE = 1 при LowDataRateOptimize, CR от 1 (4/5) до 4 (4/8); разд. 4.1.1.5 (с. 28): Rs = BW / 2^SF; разд. 4.1.1.6 (с. 29–31): преамбула, явный и неявный заголовок, CRC 16 бит, LowDataRateOptimize обязателен при символе длиннее 16 мс; табл. 10 (с. 19): ток передачи LoRa 28 мА при +13 дБм
Semtech. AN1200.13 SX1272/3/6/7/8: LoRa Modem Designer's Guide, Rev. 1 (July 2013) — архивная копия официального файла; разд. 2.4, табл. 3 (с. 5): SF10, CR = 2, пакет 10 байт — 125 кГц 264,2 мс, 250 кГц 132,1 мс, 500 кГц 66 мс; табл. 2 (с. 4): 250 кГц, SF12 528,4 мс, SF8 39,2 мс; разд. 4 (с. 7): формулы длительности символа, преамбулы и числа символов заголовка и данных

Нашли ошибку?