- Grundlegende Topologie eines LoRaWAN-Netzwerks
- Auswahl des richtigen LoRAWAN-Gateways
- Sentrius RG186 LoRaWAN Gateway
- Verbinden des LoRaWAN-Gateways mit dem Things Network
- Registrieren des Gateways bei Things Network Server
- Arduino Lora Node mit RN2483
Lora-Netzwerke werden immer beliebter, da so viele IoT-Geräte auftauchen, dass diese drahtlose Kommunikation mit geringer Reichweite über große Entfernungen in eine Vielzahl von Anwendungen passen könnte. Wir haben bereits das beliebte SX1278 LoRa-Transceiver- Modul verwendet, um einen Arduino Lora-Knoten und einen Raspberry Pi Lora-Knoten für die Peer-to-Peer-Kommunikation zu erstellen. Wenn Sie jedoch die volle Leistung von LoRaWAN nutzen möchten, müssen Sie Ihr eigenes Gateway einrichten und Ihren Knoten die Kommunikation mit ihm ermöglichen. Auf diese Weise können mehrere Geräte über große Entfernungen mit Ihrem Gateway kommunizieren.
Aber als ich mit dem Prozess anfing, hatte ich einige Verwirrungen, insbesondere wegen des nicht standardmäßigen Frequenzbereichs für LoRa hier in Indien. In diesem Artikel werde ich Sie von der Auswahl des günstigsten Gateways bis zur Registrierung bei The Things Network führen und Ihren Datenverkehr darüber überwachen. Also lasst uns anfangen.
Grundlegende Topologie eines LoRaWAN-Netzwerks
Bevor wir dort ankommen, ist es wichtig, die grundlegende Topologie eines LoRaWAN-Netzwerks zu verstehen.
Auf der untersten Ebene haben wir die eigentlichen IoT-Geräte wie einen Temperatursensor oder einen Wasserzähler oder einen GPS-Tracker. Dies sind normalerweise Geräte mit einem Mikrocontroller, Sensoren und einem LoRa-Transceiver, die als Endknoten bezeichnet werden. Darüber hinaus haben wir unsere Gateways, die Sie sich wie eine Fusion aus einem Cell Tower und einem Wi-Fi-Router vorstellen können. Grundsätzlich werden Informationen von unseren Endknoten abgerufen, die theoretisch bis zu 10 km lang sind, und die Informationen werden ins Internet übertragen. Ein Gateway verfügt außerdem über einen leistungsstarken Mikroprozessor, auf dem Paketweiterleitungssoftware ausgeführt wird, und ein Konzentratormodul.
Beachten Sie, wie ein Knoten mit mehr als einem Gateway kommunizieren kann, um diese doppelten Datenpakete zu verwalten und Uplink und Downlink zu steuern. Alle Gateways sind mit einem sogenannten Netzwerkserver verbunden. Sie können sich den Netzwerkserver als Ihre Mobilfunkanbieter wie T-Mobile oder Jio vorstellen. Für LoRaWAN ist unter anderem The Things Network einer der beliebtesten und Open-Source-Netzwerkanbieter. Schließlich auf einmal haben wir die Anwendungsserver, die normalerweise eine Website oder mobile Anwendung, die Informationen aus dem Netzwerk - Server und stellt sie mit Analytik zu den Endanwender erhält.
Auswahl des richtigen LoRAWAN-Gateways
Jetzt wissen wir, was ein Gateway im gesamten LoRaWAN-Ökosystem tut. Die Fragen sind, wie Sie eine in Ihrer Nähe auswählen und bereitstellen können. Ehrlich gesagt gibt es so viele Optionen, einschließlich einiger DIY-Lösungen, aber im Hinblick auf Zuverlässigkeit und Erschwinglichkeit habe ich mich für das Sentrius RG186 LoRaWAN Gateway von Liard Connectivity entschieden. Hier sind die Spezifikationen, die Sie bei der Auswahl eines Gateways für Ihre Anwendungen überprüfen sollten
Die erste und wichtigste Sache zu prüfen, ist Betriebsfrequenz, in Indien, die rechtliche Betriebsfrequenz für Lora ist zwischen 865MHz bis 867MHz. Das Gateway, das wir haben, ist das Sentrius RG186 mit einer Version von 868 MHz, das jedoch Frequenzen von 863 MHz bis 870 MHz unterstützt, was sehr gut unseren Anforderungen entspricht. Als nächstes wird die Anzahl der Kanäle angegeben. Ein LoRaWAN-Gateway sollte mindestens zwei Kanäle haben. Unser Gateway verfügt über 5 Kanäle, was bedeutet, dass es gleichzeitig mit 5 Endknoten kommunizieren kann. Als nächstes kommen die Kosten für das Gateway Die billigste Option hier ist jetzt, ein eigenes Lora-Gateway mit Raspberry Pi und RAK831 Concentrator Board zu erstellen. Dieses Board hat jedoch nur einen Kanal und kann daher nicht als LoRaWAN Gateway bezeichnet werden. Auch im Vergleich zum Preis mit RG186 gab es keinen großen Unterschied. Dann müssen wir zwischen Innen- und Außentor wählen. Die Outdoor-Gateways haben eine große Reichweite, sind aber ziemlich teuer. Das RG186 ist ein Indoor-Gateway und kann technisch eine Entfernung von 15 km Sichtlinie zurücklegen. Ich bin gespannt darauf, einen Reichweitentest für dieses Video durchzuführen, aber lassen Sie uns das für ein anderes Video haben. Das Letzte ist die einfache Konfiguration, wenn die Gateways von der Lora Alliance zertifiziert sinddann wird es viel einfacher, aber diese Gateways sind sehr teuer. Wenn Sie planen, Ihr Gateway mit dem Things Network zu verwenden, macht es sogar das RG186-Gateway ziemlich einfach.
Sentrius RG186 LoRaWAN Gateway
Wenn Sie Ihr RG186-Gateway kaufen, erhalten Sie fast alles, was Sie benötigen, wie Sie im Unboxing-Video zuvor sehen können. Wir haben unser Gateway-Modem selbst, dann einen 12-V-2,5-A-Adapter mit einem europäischen Stecker, sodass Sie einen Adapter finden müssten, um ihn in Indien verwenden zu können. Dann haben wir drei Antennen und ein Ethernet-Kabel. Dies ist alles, was wir brauchen, um unser Gateway einzurichten. Beachten Sie, dass unser Gateway auch Bluetooth Low Energy unterstützt. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Videos gibt es jedoch keine von Liard veröffentlichte Dokumentation zur Verwendung. Das ist also etwas für die Zukunft.
Von den drei Antennen sind zwei für die 2,4 / 5,5-GHz-Wi-Fi-Kommunikation vorgesehen. Schließen Sie sie daher an die entsprechenden Anschlüsse an. Die lange ist für die 868-MHz-LoRa-Kommunikation vorgesehen, die in diesen letzten Anschluss eingeht. Auf der Vorderseite sehen Sie einen Stromanschluss, eine Benutzertaste, eine Reset-Taste und einen SD-Kartensteckplatz. Das Gateway kann entweder über diesen Ethernet-Anschluss oder über WLAN mit dem Internet verbunden werden. Auf der Rückseite haben wir einige wichtige Informationen wie MAC ID und EUI. Notieren Sie sich die letzten Ziffern Ihrer Ethernet-MAC-ID, da wir sie später benötigen werden.
Nachdem wir unser Gateway vollständig zusammengebaut haben, müssen wir es nur noch mit dem mitgelieferten Adapter einschalten und einige sehr einfache Anweisungen befolgen, um es mit The Things Network zu verbinden. Sobald dies erledigt ist, werden wir auch einen einfachen Lora-Knoten verwenden, um einige Testnutzdaten an den TTN-Netzwerkserver zu senden, um zu überprüfen, wie es funktioniert. Lassen Sie mich Ihnen zeigen, wie es gemacht wird.
Verbinden des LoRaWAN-Gateways mit dem Things Network
Versorgen Sie Ihr Sentrius RG186-Gateway mit dem Gleichstromadapter und schließen Sie das Ethernet-Kabel von Ihrem Gateway an Ihren Router an. Stellen Sie dann sicher, dass Ihr Laptop auch mit demselben Router verbunden ist, und geben Sie die folgende Adresse ein. https: // rg1xx und dann die letzten 6 Ziffern Ihrer Gateway-MAC-ID, die wir zuvor notiert haben. Nehmen wir an, meine ist 29378B und wird dann mit.local vervollständigt. Wenn angezeigt wird, dass die Verbindung nicht gesichert wurde, rufen Sie einfach Advanced auf und klicken Sie auf Weiter. Standardmäßig lautet der Benutzername sentrius und das Kennwort RG1xx. Ich habe bereits alles konfiguriert, daher sieht mein Dashboard so aus.
Sie müssen jedoch in Wi-Fi einsteigen, auf Scannen klicken und eine Verbindung zu Ihrem Wi-Fi-Router herstellen. Klicken Sie dann auf LoRa und wählen Sie unter Voreinstellung das Netzwerk-Legacy aus und klicken Sie auf Übernehmen. Stellen Sie außerdem sicher, dass Sie die auf der linken Seite angezeigte Gateway-EUI-Nummer kopieren, da diese bei der Registrierung des Gateway with Things-Netzwerks benötigt wird.
Dann müssen wir unter dem Radio die Frequenzkanäle auswählen, auf denen unser Gateway arbeiten soll. Beachten Sie, dass wir hier zwei Funkmodule haben. Ich verwende hier das Radio 0-Modul, um auf der indischen Frequenz von 865 bis 867 MHz zu arbeiten, und das Radio 1-Modul, um auf der europäischen Frequenz von 868 MHz zu arbeiten. Denn aus irgendeinem Grund muss ich, obwohl ich das Gateway in Indien betreibe, auch ein Radio auf europäischer Frequenz einstellen. Also habe ich die Mittenfrequenz von Radio 0 auf 868,5 MHz und die Mittenfrequenz von Radio 1 auf 868,1 MHz eingestellt. Wenn Sie nach unten scrollen, sehen Sie, dass jedes Funkmodul bis zu 5 Kanäle hat, für die die Frequenzen automatisch basierend auf der Mittenfrequenz zugewiesen werden. Für unsere Radio 0-Module sind die indischen Frequenzkanäle 865.1, 865.3, 865.5, 865.7 und 865.9 zugeordnet. Nachdem Sie diese Werte überprüft haben, klicken Sie auf Aktualisieren.
Registrieren des Gateways bei Things Network Server
Der nächste Schritt besteht darin, Ihr Gateway bei TTN zu registrieren. Öffnen Sie dazu thethingsnetwork.org und melden Sie sich an, falls Sie dies noch nicht getan haben. Klicken Sie dann unter Konsolen auf das Gateway und registrieren Sie das Gateway. Klicken Sie zunächst auf "Ich verwende Legacy-Paketweiterleitung" und fügen Sie die zuvor kopierte EUI-Nummer ein. Geben Sie dann eine Beschreibung für Ihr Gateway ein und wählen Sie den Frequenzplan aus. Ich wähle Indien aus und die nächstgelegene Router-Option für mich ist Asia SE. Verwenden Sie dann die Karte, um den Standort unseres Gateways auszuwählen, damit TTN ihn auch auf seiner Karte anzeigen kann. Wählen Sie dann Indoor aus und registrieren Sie schließlich Ihr Gateway.
Auf diese Weise ist Ihr Gateway registriert und wenn alles einwandfrei funktioniert hat, sollten Sie den Status als verbunden bemerken. Schauen Sie sich auch den Verkehrsabschnitt hier an, der uns zeigt, ob unser Gateway Datenpakete von nahe gelegenen Lora-Knoten verarbeitet hat. Da wir noch keine haben, ist diese Seite noch leer.
Wenn Sie in die TTN-Gateway-Karte gelangen, wird Ihr Gateway aufgelistet. Wie du meine hier sehen kannst. Sobald dies erledigt ist, ist unser LoRaWAN-Gateway einsatzbereit. Jetzt kann jedes LoRa-Endgerät in dieser Region über unser Gateway mit dem Netzwerk kommunizieren, um dies zu testen. Ich habe mit Arduino einen einfachen Lora-Knoten erstellt.
Arduino Lora Node mit RN2483
Es verwendet den beliebten RN2483 LoRa Transceiver IC von Microchip und wird zu Testzwecken direkt an Arduino angeschlossen. Dann habe ich das Arduino so programmiert, dass es mit dem Things-Netzwerk in 868 MHz indischer Frequenz kommuniziert, damit es legal bleibt, es hier zu betreiben. Wenn du wissen willst, wie ich das baue, lass es mich im Kommentarbereich wissen und ich werde ein separates Video dafür machen.
Laden Sie einfach den Code auf Arduino hoch und lassen Sie ihn eingeschaltet. Jetzt haben wir einen Lora-Knoten in der Nähe unseres Gateways, der einige Testnutzdaten an den TTN-Server sendet. Überprüfen wir, ob unser Gateway Pakete verarbeitet hat, indem wir erneut in den Verkehrsbereich gelangen.
Und ja, wie Sie sehen, erhalten wir Details zu den Paketen, die weitergeleitet werden. Natürlich können Sie die tatsächlichen Daten nicht sehen, aber wir sehen andere Informationen wie die Häufigkeit, mit der die Pakete empfangen wurden, ihre Sendezeit, Geräteadresse und Nutzlastgröße.
Sobald Ihr Gateway durch Senden einer Nutzlast an den TTN-Server aktiv wird, wird es auch auf dem ttnmapper wie folgt aufgelistet, sodass jeder Lora-Knoten in Ihrer Nähe Ihr Gateway verwenden kann, um seine Daten an den TTN-Server zu senden.
Das fasst meinen Artikel über das RG186 LoRaWAN-Gateway ziemlich gut zusammen. Ich hoffe es war nützlich und du hast unterwegs etwas gelernt. Wenn Sie Fragen haben, lassen Sie diese im Kommentarbereich oder nutzen Sie unsere Foren für andere technische Fragen.