việc giao tiếp không dây là một phần lớn của không gian trực tuyến và có một vài kiểu mạng. Một trong số đó là LoRa, có chức năng tương tự như WiFi, nhưng với khoảng cách dài và tiêu thụ điện thấp.
Nền tảng này rất phù hợp với IoT, vì vậy nếu bạn đang làm việc trong một dự án IoT, đây là một bài học sâu hơn về LoRa và làm thế nào để thực hiện các cổng IoT LoRa với một máy tính bảng Raspberry Pi.
nội dung
LoRa và LoRaWAN là gì?
LoRaWAN Gateway và nút là gì?
LoRa Gateway hoạt động như thế nào?
lợi ích của việc sử dụng các cổng loRaWAN với các nút cuối
Thiết lập cổng LoRaWAN với Raspberry Pi
lời khuyên cho các kết nối và điểm cuối của lorawan
các ứng dụng và trường hợp sử dụng của loRaWAN
tóm tắt
LoRa và LoRaWAN là gì?
LoRa là từ xa, nó là một hệ thống truyền thông không dây sử dụng điện năng thấp độc quyền. Công nghệ điều chỉnh không dây được thiết kế để hoạt động dựa trên công nghệ rộng tần số FM tuyến tính (CSS), sử dụng các xung FM tuyến tính để mã hóa dữ liệu trên các sóng vô tuyến.
LoRa chạy trên tần số không dây không có giấy phép, như WiFi, nhưng thường trong dải tần số sub-GHz. Tuy nhiên, bạn có thể chạy nó ở 2.4 GHz vì tần số chính xác mà giao tiếp LoRa sử dụng phụ thuộc vào vị trí triển khai vật lý.
Một số người sử dụng LoRa và LoRaWAN, nhưng chúng khác nhau. LoRa là phần cứng truyền thông không dây, trong khi LoRaWAN là một giao thức mạng lớp điều khiển truy cập phương tiện (MAC) được xây dựng để điều chỉnh LoRa. Nói ngắn gọn, LoRaWAN là một phần mềm quy định cách sử dụng phần cứng LoRa.
LoRaWAN Gateway và nút là gì?
Các nút và cổng LoRaWAN là hai trong bốn thành phần chính của kiến trúc mạng LoRaWAN. một nút (nút cuối) là một thiết bị hoặc cảm biến cạnh trong một mạng, trong khi một gateway thu thập dữ liệu từ một vài điểm cuối và gửi nó tới một máy chủ mạng, và ngược lại. hai thành phần còn lại là máy chủ mạng và máy chủ ứng dụng.
LoRa Gateway hoạt động như thế nào?
Phần cứng LoRa chạy trên phần mềm giao thức mạng LoRaWAN, sử dụng các xung FM tuyến tính (có sự thay đổi tần số tuyến tính) để gửi các gói dữ liệu được mã hóa nhỏ trên một khoảng cách dài. mạng này liên lạc với các điểm cuối.
Tại Hoa Kỳ, ISM được chỉ định cho công nghệ LoRa với tần số 915 MHz và phạm vi tầm nhìn là 10 km. vì vậy, trong khu vực đô thị, khoảng cách tối đa là 3 km. Tuy nhiên, mạng lưới này là đáng tin cậy vì sự dịch tần số giữa máy phát và máy nhận có thể giảm băng thông khoảng 20% mà không ảnh hưởng đến hiệu năng giải mã. độ tin cậy này giúp giảm thiểu sự mất mát của gói tin.
các cổng thông tin bao gồm phần cứng và phần mềm ứng dụng cần thiết để kết nối các điểm cuối với đám mây. do bạn có một vài cổng thông tin trong mạng, cổng thông tin ổn định nhất được kết nối với các thiết bị internet sẽ truyền các gói dữ liệu tới máy chủ. các cửa ra vào còn lại là dư thừa, phòng khi một trong các cửa ra vào bị hỏng.
lợi ích của việc sử dụng các cổng loRaWAN với các nút cuối
mạng internet cũng tương tự như wifi, nó có những lợi ích sau.
Tối ưu cho tiêu thụ năng lượng thấp và hoạt động trong nhiều năm với pin
mã hóa aes-128 kết thúc
có thể xử lý hàng triệu tin nhắn từ nhiều cửa ra vào
cho phép cập nhật firmware từ xa cho các thiết bị được kết nối
hoạt động trên tần số ISM không được cấp phép
đi sâu vào các tòa nhà đa tầng
phủ sóng không dây dài (2-3 km ở thành phố, hơn 10 km ở vùng nông thôn mở)
Tốc độ dữ liệu 0,3 – 50 kbps
đối với các cổng lorawan, chúng có những lợi thế sau.
chúng cung cấp dữ liệu để giảm thiểu các gián đoạn dịch vụ.
giá cả phải chăng và có thể mở rộng.
một mạng lưới toàn cầu đang ngày càng mở rộng.
Thiết lập cổng LoRaWAN với Raspberry Pi
Mục tiêu là xây dựng một cửa ra vào LoRaWAN, sau đó đăng ký nó vào Internet of Things (TTN) và kiểm tra các liên kết dữ liệu lên các thiết bị được kết nối. Bạn sẽ cần một LoRaWAN Developer Gateway Kit tương tự như RAK7243 với một Raspberry Pi 3B + và một mũ RAK2245 Pi với mô-đun GPS.
thiết lập đòi hỏi các bước sau đây.
bước thứ nhất: cập nhật thẻ sd
Tải xuống và giải nén hình ảnh firmware Raspbian mới nhất (RAK7243 thay vì RAK7243C hỗ trợ LTE) vào máy tính có đầu đọc SD
cài đặt và chạy tiện ích mã nguồn mở cho máy khắc
Đưa thẻ SD có trong gói vào máy đọc (các máy khắc sẽ tự động phát hiện ra)
Đặt tệp ảnh nguồn và đích trong máy khắc, rồi nhấn vào nút Flash (cần 2-3 phút để hoàn tất việc lưu Flash)
rút thẻ sd ra
nếu bạn sử dụng một máy tính linux, hãy làm theo các bước tương tự.
Bước 2: Bật điện
trước khi khởi động gateway lora, kết nối với ăng-ten của lora và gps. Tiếp theo, cắm vào card SD, nối nguồn điện vào cổng micro USB và mở điện.
Bước 3: Kiểm tra WiFi
Sau khi bật cổng ra, hãy kiểm tra xem nó có được hiển thị như là điểm truy cập WiFi có định dạng tên mạng Rakwireless_XXXX. Kết nối máy tính đến mạng này bằng mật khẩu « Rakwireless ». Kiểm tra địa chỉ cổng trong thiết lập WiFi của máy tính được kết nối và kiểm tra xem thiết bị có thể đăng nhập qua SSH. tên người dùng và mật khẩu mặc định là” pi” và” raspberry”.
bước 4: thêm gateway loRa vào mạng lan
Gateway có một địa chỉ IP Ethernet cố định (192.168.10.10) mà bạn có thể sử dụng trong một máy tính cá nhân được cấu hình đúng cách. tuy nhiên, tốt nhất là các thiết bị có được địa chỉ ip từ mạng chủ. Để làm như vậy:
truy nhập vào các thiết bị qua các kết nối ssh và wifi
tạo bản sao lưu của tập tin cấu hình (/ etc/ dhcpcd. conf)
Trong tập tin cấu hình, ghi chú các dòng tạo địa chỉ mật mã cứng (dưới cảnh báo)
Khởi động lại cổng ra
Verbinden Sie Ihren PC erneut über WiFi mit dem Gerät und führen Sie “ifconfig” aus, um die neu bereitgestellte Adresse zu überprüfen.
Ändern Sie den Router so, dass die neue DHCP-Adresse dauerhaft für das Gateway gilt.
Prüfen Sie, ob ssh noch über die neue DHCP-Adresse funktioniert.
Wenn alles in Ordnung ist, sollten Sie in der Lage sein, sich mit ssh über Ethernet oder WiFi anzumelden
Schritt 5: Konfigurieren Sie den LoRa-Konzentrator für TTN
Als Nächstes konfigurieren Sie das Gateway für das TTN anhand der folgenden Schritte:
Verbinden Sie sich über ssh mit dem Gateway und führen Sie dann das Konfigurationstool “sudo gateway-config” aus.
Wählen Sie “Setup RAK Gateway LoRa concentrator” und dann “Server is TTN” in dem folgenden Pop-up
Wählen Sie den richtigen Kanalplan je nach Land (in unserem Fall US_902_928)
Schritt 6: Beziehen Sie die Gateway EUI für die TTN Registrierung
Ermitteln Sie mit dem folgenden Befehl die Gateway-ID für die Registrierung im TTN:
Schritt 7: Erstellen eines TTN-Kontos und Registrieren des Gateways
Erstellen Sie ein TTN-Konto, melden Sie sich an und folgen Sie der Anleitung zur Gateway-Registrierung.
Schritt 8: Verbinden des TTN mit dem Gateway
Das TTN versucht sofort nach der Registrierung, eine Verbindung zum Gateway herzustellen, wird aber wahrscheinlich fehlschlagen und “keine Verbindung” anzeigen. Wenn der Status “keine Verbindung” bestehen bleibt, führen Sie eine Fehlersuche im Netzwerk durch oder stellen Sie mit dem folgenden Befehl eine TCP-Verbindung vom Gateway zum MQTT-Port des Servers her.
Schritt 9: Lokalisieren des Gateways in der TTN-Karte
Als Nächstes suchen Sie Ihr Gateway auf der Weltkarte im TTN, die nur die Details aller registrierten Gateways im TTN enthält.
Schritt 10: Beobachten Sie den Daten-Uplink von einem nahegelegenen Knotenpunkt
Weiter,
để tối ưu hóa nước nông nghiệp
sức khỏe/ giám sát thể chất
hệ thống giám sát chuỗi lạnh
tóm tắt
Mày có nó! Kiến trúc mạng LoRaWAN là rất quan trọng đối với các dự án IoT, và thiết lập cổng thông tin chỉ mất vài bước. nếu bạn gặp bất cứ vấn đề nào trên đường, hãy gọi cho chúng tôi để làm rõ hơn.