- Cấu trúc liên kết cơ bản của mạng LoRaWAN
- Chọn Cổng LoRAWAN phù hợp
- Cổng Sentrius RG186 LoRaWAN
- Kết nối LoRaWAN Gateway với The Things Network
- Đăng ký Gateway với Things Network Server
- Arduino Lora Node sử dụng RN2483
Lora Networks đang ngày càng trở nên phổ biến, với rất nhiều thiết bị IoT xuất hiện xung quanh điều này, giao tiếp không dây tầm xa công suất thấp này có thể phù hợp với rất nhiều ứng dụng. Chúng tôi đã sử dụng Mô-đun thu phát LoRa SX1278 phổ biến để xây dựng một Node Arduino Lora và một Node Raspberry Pi Lora để thực hiện Giao tiếp ngang hàng. Nhưng nếu bạn muốn khám phá toàn bộ sức mạnh của LoRaWAN, bạn sẽ phải thiết lập cổng của riêng mình và cho phép các nút của bạn giao tiếp với nó. Bằng cách này, bạn có thể có nhiều thiết bị nói chuyện với cổng của bạn trong khoảng cách xa.
Nhưng khi tôi bắt đầu với quá trình này, tôi đã phải đối mặt với khá nhiều bối rối, đặc biệt là do dải tần không chuẩn cho LoRa ở Ấn Độ. Vì vậy, trong bài viết này, tôi sẽ hướng dẫn bạn chọn cổng hợp lý nhất để đăng ký với The Things Network và theo dõi lưu lượng dữ liệu của bạn qua đó. Vậy hãy bắt đầu.
Cấu trúc liên kết cơ bản của mạng LoRaWAN
Nhưng trước khi đến đó, điều quan trọng là phải hiểu cấu trúc liên kết cơ bản của Mạng LoRaWAN.
Ở cấp dưới cùng, chúng tôi có các Thiết bị IoT thực tế như cảm biến nhiệt độ, đồng hồ đo nước hoặc thiết bị theo dõi GPS. Đây thường là những thiết bị có bộ vi điều khiển, cảm biến và bộ thu phát LoRa và chúng được gọi là Nút kết thúc. Trên hết, chúng tôi có Cổng kết nối, mà bạn có thể nghĩ giống như sự kết hợp giữa Tháp di động và Bộ định tuyến Wi-Fi. về cơ bản, nó lấy thông tin từ các nút cuối của chúng tôi xa tới 10km về mặt lý thuyết và đẩy thông tin lên internet. Một cổng cũng sẽ có một bộ vi xử lý mạnh chạy phần mềm chuyển tiếp gói tin và một mô-đun bộ tập trung.
Lưu ý cách một nút có thể giao tiếp với nhiều cổng, để quản lý các gói dữ liệu trùng lặp này và kiểm soát đường lên và đường xuống, tất cả các cổng được kết nối với một thứ gọi là Máy chủ mạng. Bạn có thể coi máy chủ mạng như các nhà cung cấp mạng di động của mình như T-Mobile hoặc Jio. Đối với LoRaWAN, một trong những nhà cung cấp mạng nguồn mở và phổ biến là The Things Network trong số nhiều nhà cung cấp khác. Cuối cùng, trên hết, chúng ta có Máy chủ ứng dụng thường là một trang web hoặc ứng dụng di động lấy thông tin từ máy chủ mạng và trình bày nó với các phân tích cho người dùng cuối.
Chọn Cổng LoRAWAN phù hợp
Bây giờ chúng ta biết cổng hoạt động trong toàn bộ Hệ sinh thái LoRaWAN. Các câu hỏi đặt ra là làm thế nào để chọn và triển khai một trong những khu vực của bạn? Thành thật mà nói, có rất nhiều lựa chọn bao gồm một số giải pháp DIY nhưng với độ tin cậy và khả năng chi trả, tôi đã quyết định sử dụng Sentrius RG186 LoRaWAN Gateway từ Liard Connectivity. Dưới đây là các thông số kỹ thuật mà bạn nên kiểm tra khi chọn cổng cho các ứng dụng của mình
Điều đầu tiên và quan trọng nhất cần xem xét là Tần số hoạt động, ở Ấn Độ, tần số hoạt động hợp pháp cho Lora là từ 865Mhz đến 867Mhz. Cổng vào mà chúng tôi có là Sentrius RG186 là phiên bản 868Mhz nhưng nó có thể hỗ trợ tần số từ 863Mhz đến 870Mhz, rất tốt trong phạm vi yêu cầu của chúng tôi. Tiếp theo là số lượng kênh, một LoRaWAN Gateway nên có tối thiểu hai kênh, cổng của chúng tôi có 5 kênh, nghĩa là nó có thể giao tiếp với 5 nút cuối cùng một lúc. Tiếp theo là chi phí của cổng, hiện tại lựa chọn rẻ nhất ở đây là xây dựng cổng lora của riêng bạn bằng cách sử dụng bảng điều khiển Bộ tập trung Raspberry Pi và RAK831 nhưng điều này sẽ chỉ có một kênh và do đó nó không thể được gọi là Cổng LoRaWAN. Cũng so sánh giá của nó với RG186, không có nhiều sự khác biệt. Sau đó, chúng ta phải chọn giữa Cổng trong nhà và cổng ngoài trời. Các cổng ngoài trời có tầm xa nhưng chúng khá đắt. RG186 là cổng trong nhà và về mặt kỹ thuật có thể bao quát khoảng cách tầm nhìn 15 km. Tôi rất háo hức thực hiện thử nghiệm phạm vi đối với video này nhưng hãy làm điều đó cho một số video khác. Cuối cùng, điều cuối cùng là sự dễ dàng cấu hình, ở đây nếu các cổng được chứng nhận bởi Lora Alliancesau đó mọi thứ trở nên dễ dàng hơn rất nhiều nhưng những cổng này rất đắt. Nhưng dù sao, nếu bạn đang có kế hoạch sử dụng cổng kết nối của mình với Mạng Vạn vật, thì ngay cả cổng RG186 cũng làm cho nó khá đơn giản.
Cổng Sentrius RG186 LoRaWAN
Khi bạn mua cổng RG186, bạn gần như nhận được mọi thứ bạn cần, như bạn có thể thấy trong video mở hộp trước đó. Chúng tôi có modem cổng vào của mình, sau đó là bộ chuyển đổi 12V 2.5A với phích cắm của Châu Âu, vì vậy bạn sẽ phải tìm một bộ chuyển đổi để sử dụng nó ở Ấn Độ. Sau đó, chúng tôi có ba ăng-ten và một cáp Ethernet. Đây là mọi thứ chúng ta cần để thiết lập cổng vào của mình. Xin lưu ý rằng cổng kết nối của chúng tôi cũng hỗ trợ Bluetooth Low Energy nhưng tại thời điểm thực hiện video này, không có tài liệu nào được Liard phát hành về cách sử dụng nó, vì vậy đó là điều dành cho tương lai.
Trong số ba ăng-ten, hai trong số những ăng-ten ngắn dành cho giao tiếp Wi-Fi 2,4 / 5,5GHz, vì vậy hãy kết nối chúng với các đầu nối tương ứng. Cái dài dành cho giao tiếp LoRa 868Mhz đi vào đầu nối cuối cùng này. Ở mặt trước, bạn có thể thấy đầu nối nguồn, nút người dùng, nút đặt lại và khe cắm thẻ SD. Cổng có thể được kết nối với Internet bằng cách sử dụng đầu nối ethernet này hoặc thông qua Wi-Fi. Ở mặt sau, chúng tôi có một số thông tin quan trọng như MAC ID và EUI. Ghi lại chữ số cuối cùng của Ethernet MAC ID của bạn vì chúng tôi sẽ cần nó sau này.
Bây giờ chúng ta đã lắp ráp xong Gateway, tất cả những gì chúng ta phải làm là cấp nguồn cho nó bằng bộ chuyển đổi mà họ cung cấp và làm theo một số hướng dẫn rất đơn giản để kết nối nó với The Things Network. Sau khi hoàn tất, chúng tôi cũng sẽ sử dụng một nút Lora đơn giản để gửi một số tải trọng thử nghiệm đến máy chủ Mạng TTN để kiểm tra xem nó hoạt động như thế nào. Hãy để tôi chỉ cho bạn cách nó được thực hiện.
Kết nối LoRaWAN Gateway với The Things Network
Cấp nguồn cho cổng Sentrius RG186 của bạn bằng bộ chuyển đổi DC và cắm cáp ethernet từ cổng vào bộ định tuyến của bạn. Sau đó, đảm bảo rằng máy tính xách tay của bạn cũng được kết nối với cùng một bộ định tuyến và nhập địa chỉ sau. https: // rg1xx và sau đó là 6 chữ số cuối cùng của ID MAC cổng của bạn mà chúng tôi đã lưu ý trước đó, giả sử của tôi là 29378B và sau đó hoàn thành bằng.local. Nếu nó cho biết, kết nối không an toàn, chỉ cần vào phần nâng cao và nhấp vào tiếp tục. Theo mặc định, tên người dùng sẽ là sentrius và mật khẩu sẽ là RG1xx. Tôi đã định cấu hình mọi thứ, vì vậy trang tổng quan của tôi trông như thế này.
Nhưng bạn phải truy cập Wi-Fi, nhấp vào quét và kết nối với bộ định tuyến wi-fi của bạn. Sau đó nhấp vào LoRa và dưới cài đặt trước, chọn những thứ kế thừa mạng và nhấp vào áp dụng. Ngoài ra, hãy đảm bảo sao chép Số EUI cổng được hiển thị ở bên trái vì chúng ta sẽ cần nó khi đăng ký mạng Gateway với Things.
Sau đó, dưới radio, chúng ta phải chọn các kênh tần số mà cổng của chúng ta phải hoạt động. Lưu ý rằng chúng tôi có hai mô-đun vô tuyến ở đây, tôi đang sử dụng mô-đun Radio 0 ở đây để làm việc ở tần số Ấn Độ là 865 đến 867 MHz và mô-đun Radio 1 hoạt động ở tần số châu Âu là 868Mhz. bởi vì một số lý do, mặc dù tôi đang vận hành cổng ở Ấn Độ, nhưng bắt buộc phải đặt một đài ở tần số Châu Âu. Vì vậy, tôi đã đặt tần số trung tâm của Radio 0 ở 868,5 Mhz và đặt tần số trung tâm của Radio 1 là 868,1 Mhz. Nếu cuộn xuống, bạn có thể thấy mỗi mô-đun radio có tối đa 5 kênh mà các tần số được phân bổ tự động dựa trên tần số trung tâm. Đối với mô-đun Radio 0 của chúng tôi, các kênh tần số Ấn Độ 865.1, 865.3, 865.5, 865.7 và 865.9 được phân bổ. Sau khi kiểm tra các giá trị này, hãy nhấp vào Cập nhật.
Đăng ký Gateway với Things Network Server
Bước tiếp theo là đăng ký cổng của bạn với TTN, để thực hiện điều đó, hãy mở thethingsnetwork.org và đăng ký nếu bạn chưa làm điều đó. Sau đó trong bảng điều khiển nhấp vào cổng và sau đó đăng ký cổng. Đầu tiên, nhấp vào “Tôi đang sử dụng trình chuyển tiếp gói cũ” và dán số EUI mà chúng tôi đã sao chép trước đó. Sau đó, đưa ra mô tả cho cổng của bạn và chọn gói tần suất. Tôi đang chọn Ấn Độ và tùy chọn bộ định tuyến gần nhất đối với tôi là Asia SE. Sau đó sử dụng bản đồ để chọn vị trí cổng của chúng tôi để TTN cũng có thể hiển thị nó trên bản đồ của nó, sau đó chọn trong nhà và cuối cùng đăng ký cổng của bạn.
Như vậy, cổng của bạn đã được đăng ký và nếu mọi thứ hoạt động tốt, bạn sẽ thấy trạng thái là đã kết nối. Ngoài ra, hãy kiểm tra phần lưu lượng truy cập ở đây, phần này sẽ cho chúng tôi biết liệu cổng của chúng tôi có xử lý bất kỳ gói dữ liệu nào từ các nút Lora gần đó hay không. Vì chúng tôi không có, nên trang này trống.
Ngoài ra, nếu bạn vào bản đồ Cổng TTN, bạn sẽ thấy Cổng của bạn được liệt kê. Giống như bạn có thể thấy của tôi ở đây. Khi điều này được thực hiện, LoRaWAN Gateway của chúng tôi đã sẵn sàng để hoạt động. Bây giờ bất kỳ Thiết bị cuối LoRa nào trong khu vực này đều có thể giao tiếp với mạng vạn vật thông qua Cổng của chúng tôi để kiểm tra điều này, tôi đã xây dựng một nút Lora đơn giản bằng Arduino.
Arduino Lora Node sử dụng RN2483
Nó sử dụng IC thu phát RN2483 LoRa phổ biến từ Microchip và nó được cắm trực tiếp vào Arduino cho mục đích thử nghiệm. Sau đó, tôi đã lập trình Arduino để giao tiếp với mạng Things ở Tần số Ấn Độ 868Mhz để nó hoạt động hợp pháp ở đây. Nếu bạn muốn biết cách tôi xây dựng cái này, hãy cho tôi biết trong phần bình luận và tôi sẽ tạo một video riêng cho nó.
Chỉ cần tải mã lên Arduino và tiếp tục bật nguồn. Bây giờ chúng tôi có một nút Lora ở gần Gateway của chúng tôi gửi một số tải trọng thử nghiệm đến máy chủ TTN. Hãy kiểm tra xem cổng của chúng ta đã xử lý gói tin nào chưa bằng cách vào lại phần lưu lượng.
Và vâng, như bạn có thể thấy, chúng tôi đang nhận được thông tin chi tiết về các gói đang được chuyển tiếp. Tất nhiên, bạn không thể xem dữ liệu thực tế nhưng chúng tôi thấy các thông tin khác như tần suất các gói được nhận, thời gian phát sóng, địa chỉ thiết bị và kích thước tải trọng.
Khi cổng của bạn hoạt động bằng cách gửi một số trọng tải đến máy chủ TTN, nó cũng sẽ được liệt kê trên ttnmapper như thế này để bất kỳ nút lora nào trong khu vực của bạn có thể sử dụng cổng của bạn để gửi dữ liệu của họ đến máy chủ TTN.
Vì vậy, điều này tóm tắt khá nhiều bài viết của tôi về cổng RG186 LoRaWAN. Tôi hy vọng nó hữu ích và bạn đã học được điều gì đó trên đường đi. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, hãy để lại chúng trong phần bình luận hoặc sử dụng diễn đàn của chúng tôi cho các truy vấn kỹ thuật khác.