Configurando um gateway lorawan na Índia para se comunicar com a rede de coisas - revisão do gateway laird rg186

Lora Networks está se tornando cada vez mais popular, com tantos dispositivos IoT surgindo em torno disso, essa comunicação sem fio de longo alcance e baixa potência poderia caber em uma infinidade de aplicações. Já usamos o popular Módulo Transceptor SX1278 LoRa para construir um Nó Arduino Lora e um Nó Raspberry Pi Lora para realizar a comunicação ponto a ponto. Mas se você quiser explorar todo o poder do LoRaWAN, terá que configurar seu próprio gateway e permitir que seus nós se comuniquem com ele. Dessa forma, você pode ter vários dispositivos conversando com seu gateway a longas distâncias.

Mas quando comecei com o processo, enfrentei algumas confusões, especialmente por causa da faixa de frequência fora do padrão para LoRa aqui na Índia. Portanto, neste artigo, vou guiá-lo desde a seleção do gateway mais acessível até registrá-lo na The Things Network e monitorar o tráfego de dados nele. Então vamos começar.

Topologia básica de uma rede LoRaWAN

Mas antes de chegarmos lá, é importante entender a topologia básica de uma rede LoRaWAN.

No nível mais inferior, temos os dispositivos IoT reais, como um sensor de temperatura ou medidor de água ou um rastreador GPS. Normalmente são dispositivos com um microcontrolador, sensores e um transceptor LoRa e são chamados de nós finais. Além disso, temos nossos Gateways, que você pode imaginar como uma fusão de uma torre de celular e um roteador wi-fi. basicamente, ele obtém informações de nossos nós finais que teoricamente têm até 10km e envia as informações para a Internet. Um gateway também terá um microprocessador poderoso que executa o software de encaminhamento de pacote e um módulo concentrador.

Observe como um nó pode se comunicar com mais de um gateway, para gerenciar esses pacotes de dados duplicados e controlar o uplink e o downlink, todos os gateways são conectados a algo chamado servidor de rede. Você pode pensar no servidor de rede como seus provedores de rede celular, como T-Mobile ou Jio. Para LoRaWAN, um dos fornecedores de rede populares e de código aberto é a The Things Network, entre muitos outros. Por último, acima de tudo, temos o servidor de aplicativos que normalmente é um site ou aplicativo móvel que obtém informações do servidor de rede e as apresenta com análises ao usuário final.

Selecionando o Gateway LoRAWAN correto

Agora sabemos o que um gateway faz em todo o ecossistema LoRaWAN. As questões são como selecionar e implantar um em sua área? Francamente, existem tantas opções, incluindo algumas soluções DIY, mas com a confiabilidade e o preço acessível em mente, decidi ir com o Sentrius RG186 LoRaWAN Gateway da Liard Connectivity. Aqui estão as especificações que você deve verificar ao selecionar um gateway para seus aplicativos

A primeira e mais importante coisa a se considerar é a frequência operacional, na Índia, a frequência operacional legal para Lora está entre 865Mhz a 867Mhz. O gateway que temos é o Sentrius RG186 que é a versão de 868Mhz, mas pode suportar frequências de 863Mhz a 870Mhz, o que se enquadra perfeitamente em nossos requisitos. Em seguida vem o número de canais, um gateway LoRaWAN deve ter no mínimo dois canais, nosso gateway tem 5 canais, o que significa que pode se comunicar com 5 nós finais ao mesmo tempo. Em seguida está o custo do gateway, agora a opção mais barata aqui é construir seu próprio gateway lora usando Raspberry Pi e placa concentradora RAK831, mas isso terá apenas um canal e, portanto, não pode ser chamado de gateway LoRaWAN. Também comparando seu preço com o RG186, não houve muita diferença. Então, temos que selecionar entre o gateway interno e externo. Os portões externos têm um longo alcance, mas são muito caros. O RG186 é um gateway interno e pode cobrir tecnicamente uma distância de 15 km de linha de visão. Estou ansioso para fazer um teste de alcance neste, mas vamos colocá-lo em outro vídeo. Por fim, a última coisa é a facilidade de configuração, aqui se os gateways são certificados pela Lora Allianceentão as coisas ficam muito mais fáceis, mas esses gateways são muito caros. De qualquer forma, se você está planejando usar seu gateway com a Things Network, então até mesmo o gateway RG186 o torna bem simples.

Gateway Sentrius RG186 LoRaWAN

Ao comprar seu gateway RG186, você quase obtém tudo o que precisa, como pode ser visto no vídeo de desembalagem anterior. Temos nosso próprio modem de gateway e, em seguida, um adaptador de 12 V 2,5 A com um plugue europeu, então você teria que encontrar um adaptador para usá-lo na Índia. Então, temos três antenas e um cabo Ethernet. Isso é tudo de que precisamos para configurar nosso gateway. Observe que nosso gateway também suporta Bluetooth Low Energy, mas no momento de fazer este vídeo, não há documentação lançada por Liard sobre como usá-lo, então isso é algo para o futuro.

Das três antenas, duas das mais curtas são para comunicação Wi-Fi de 2,4 / 5,5 GHz, portanto, conecte-as aos respectivos conectores. O longo é para comunicação LoRa de 868 MHz que vai para este último conector. Na parte frontal, você pode notar um conector de alimentação, um botão de usuário, um botão de reinicialização e um slot para cartão SD. O gateway pode ser conectado à Internet usando este conector Ethernet ou por Wi-Fi. No verso, temos algumas informações importantes, como MAC ID e EUI. Anote o último dos nossos dígitos do seu Ethernet MAC ID, pois iremos precisar dele mais tarde.

Agora que temos nosso Gateway totalmente montado, tudo o que temos a fazer é ligá-lo com o adaptador fornecido e seguir algumas instruções muito simples para conectá-lo ao The Things Network. Feito isso, também usaremos um nó Lora simples para enviar alguma carga útil de teste ao servidor de rede TTN para verificar como funciona. Deixe-me mostrar como isso é feito.

Conectando o LoRaWAN Gateway à The Things Network

Alimente seu gateway Sentrius RG186 com o adaptador DC e conecte o cabo Ethernet do seu gateway ao roteador. Em seguida, certifique-se de que seu laptop também esteja conectado ao mesmo roteador e digite o seguinte endereço. https: // rg1xx e os últimos 6 dígitos do seu MAC ID de gateway que observamos anteriormente, digamos que o meu seja 29378B e, em seguida, complete com.local. Se disser que a conexão não foi segura, basta entrar em avançado e clicar em continuar. Por padrão, o nome do usuário será sentrius e a senha será RG1xx. Já configurei tudo, então meu painel é assim.

Mas você tem que entrar no Wi-Fi, clicar em scan e conectar ao seu roteador wi-fi. Em seguida, clique em LoRa e, em predefinição, selecione itens herdados da rede e clique em aplicar. Além disso, certifique-se de copiar o número EUI do gateway mostrado no lado esquerdo, pois iremos precisar dele ao registrar o gateway com a rede Things.

Então, sob o rádio, temos que selecionar os canais de frequência em que nosso gateway deve operar. Observe que temos dois módulos de rádio aqui, estou usando o módulo Radio 0 aqui para trabalhar na frequência indiana que é de 865 a 867 MHz e o módulo Radio 1 para trabalhar na frequência europeia de 868Mhz. porque, por alguma razão, embora eu esteja operando o gateway na Índia, é obrigatório definir um rádio na frequência europeia também. Portanto, configurei a frequência central do Rádio 0 em 868,5 Mhz e configurei a frequência central do Rádio 1 em 868,1 Mhz. Se você rolar para baixo, poderá ver que cada módulo de rádio tem até 5 canais para os quais as frequências são alocadas automaticamente com base na frequência central. Para nossos módulos Radio 0, os canais de frequência indianos 865.1, 865.3, 865.5, 865.7 e 865.9 são alocados. Após verificar esses valores clique em Atualizar.

Registrando o Gateway com o Things Network Server

O próximo passo é registrar seu gateway com TTN, para fazer isso abra thethingsnetwork.org e se inscreva se você ainda não tiver feito isso. Em seguida, em consoles, clique no gateway e registre o gateway. Primeiro, clique em “Estou usando o encaminhador de pacote legado” e cole o número EUI que copiamos anteriormente. Em seguida, forneça uma descrição para o seu gateway e selecione o plano de frequência. Estou selecionando Índia e a opção de roteador mais próxima para mim é Asia SE. Em seguida, use o mapa para selecionar a localização de nosso gateway para que o TTN também possa exibi-lo em seu mapa e, em seguida, selecione interno e, finalmente, registre seu gateway.

Assim, seu gateway está todo cadastrado e se tudo funcionou bem você deve notar o status de conectado. Além disso, verifique a seção de tráfego aqui, que nos mostrará se nosso gateway processou algum pacote de dados de nós Lora próximos. Como não temos um, ainda esta página está vazia.

Além disso, se você entrar no mapa do gateway TTN, verá seu Gateway sendo listado. Como você pode ver o meu aqui. Uma vez feito isso, nosso LoRaWAN Gateway está pronto para entrar em ação. Agora, qualquer dispositivo final LoRa nesta região pode se comunicar com a rede de coisas através de nosso gateway para testar isso, eu construí um nó Lora simples usando Arduino.

Nó Arduino Lora usando RN2483

Ele usa o popular RN2483 LoRa Transceiver IC da Microchip e é conectado diretamente ao Arduino para fins de teste. Em seguida, programei o Arduino para se comunicar com a rede Things na frequência indiana de 868 MHz para que ele permaneça legal para operá-lo aqui. Se você quiser saber como eu construo isso, deixe-me saber na seção de comentários e farei um vídeo separado para ele.

Basta fazer upload do código para o Arduino e mantê-lo ligado. Agora temos um nó Lora próximo ao nosso Gateway enviando alguma carga útil de teste para o servidor TTN. Vamos verificar se nosso gateway processou algum pacote entrando na seção de tráfego novamente.

E sim, como você pode ver, estamos obtendo detalhes sobre os pacotes que estão sendo encaminhados. Claro, você não pode ver os dados reais, mas vemos outras informações, como a frequência com que os pacotes foram recebidos, seu tempo de transmissão, endereço do dispositivo e tamanho da carga útil.

Assim que seu gateway ficar ativo enviando alguma carga útil para o servidor TTN, ele também será listado no ttnmapper assim, para que qualquer nó lora em sua localidade possa usar seu gateway para enviar seus dados ao servidor TTN.

Portanto, isso resume muito bem meu artigo sobre o gateway RG186 LoRaWAN. Espero que tenha sido útil e que você tenha aprendido algo pelo caminho. Se você tiver alguma dúvida, deixe-a na seção de comentários ou use nossos fóruns para outras questões técnicas.