LoRaWAN? to sieć dużego zasięgu o niskim poborze mocy (LPWAN - Low Power WAN), która dedykowana jest do wykorzystania z bezprzewodowymi, zasilanymi bateryjnie urządzeniami Internetu Rzeczy w skali sieci regionalnej, państwowej, czy nawet globalnej. LoRaWAN spełnia podstawowe wymagania systemów IoT zapewniając bezpieczną, mobilną komunikację dwukierunkową wraz z usługami lokalizacji. Ten standard ma zapewnić kompatybilność różnych systemów IoT bez konieczności instalowania skomplikowanych instalacji nadawczo-odbiorczych.
Architektura sieci LoRaWAN to typowa gwiazda gwiazd, w których bramy sieci są przeźroczystymi mostkami, które przekazują wiadomości pomiędzy układami na końcach ramion gwiazd, a centralnym serwerem z dedykowanym backendem. Bramki LoRaWAN podłączone są do sieci wykorzystując zwykłe połączenie z protokołem IP, a docelowe układy wykorzystując pojedyncze połączenia do jednej lub więcej bramek sieci LoRaWAN. Cała komunikacja w tym systemie jest zasadniczo dwukierunkowa, ale obsługuje także większą liczbę kierunków poprzez multicast czyli masową dystrybucję informacji do wszystkich układów w sieci.
Komunikacja pomiędzy docelowymi układami odbywa się z wykorzystaniem różnych pasm, prędkości transmisji itp. Wybór częstotliwości i prędkości transmisji, zależny jest od wymaganego zasięgu pracy sieci. Z uwagi na wykorzystanie systemów pracujących z rozmytym widmem, komunikacja z różną prędkością transmisji, przy tej samej częstotliwości, nie zakłócają się nawzajem, co dodatkowo pozwala podzielić sieć na wirtualnej kanały, co zwiększa gęstość spektralną kanałów w sieci. Transmisja w sieci LoRaWAN osiąga od 0,3 kbps do 50 kbps. Za zarządzanie częśtotliwością i prędkością transmisji odpowiada serwer, co daje dalsze oszczędności w zakresie zużycia baterii przez docelowe układy rozproszone.
Sieci o zasięgu narodowym, które przenosić będą często informacje osobiste czy wręcz wrażliwe, a także inne niejawne dane, muszą wykazywać odpowiedni poziom zabezpieczeń. Rozwiązano to aplikując w systemie trzy warstwy zabezpieczeń w sieci:
* Unikalny Klucz Sieciowy (EUI64) który zapewnia bezpieczeństwo w warstwie sieci.
* Unikalny Klucz Aplikacji (EUI64) który zapewnia bezpieczeństwo w warstwie aplikacji.
* Indywidualny Klucz Urządzenia (EUI128).
Sieć LoRaWAN dedykowana jest do tworzenia wielkich, publicznych sieci, która pozwala na integrację sensorów z siecią bez wykorzystywania transmisji komórkowej czy Wi-Fi. Wiele społecznościowych projektów crowdsurfingowych opartych jest o ułatwienie dostępu do tej technologii hobbystom. Przykładem tego może być projekt "The Things Network". Celem opisanego poniżej projektu jest stworzenie poradnika dla osób, które chciałyby stworzyć własną bramkę sieci LoRaWAN wykorzystując do tego elementy, jakie kupić można w normalnym sklepie (Ebay, Amazon etc).
System oparty jest o Raspberry Pi 3, oraz dedykowany shield do obsługi LoRaWAN. Autor zakupił swój tutaj.
Do wykonania obudowy potrzebne będą nam następujące narzędzia:
* Śrubokręt.
* Klucze imbusowe.
* Wiertarka.
* Wiertła 12 mm, 10 mm, 8 mm oraz 4 mm.
* Otwornica 22 mm.
* Gwintownik M12 wraz z uchwytem.
* Pilnik.
* Dremel lub piła włosowa.
* Zaciskarka do kabli sieciowych (RJ45). Przyda się też tester do takich kabli.
* Wyginarka do blach.
* Wycinarka laserowa CNC (do wycięcia wewnętrznych wsporników w obudowie).
* Drukarka A3 do wydrukowania szablonów w skali 1:1.
Obudowa przystosowana jest do pracy na zewnątrz - wszystkie gniazda na obudowie są uszczelnione, sama obudowa jest odporna na zalanie, a dodatkowo wyposażono ją w zawór wyrównujący ciśnienie w obudowie, dzięki czemu nei ulegnie ona rozszczelnieniu niezależnie od warunków atmosferycznych.
Po umieszczeniu wszystkich elementów w obudowie można podłączyć do układu zasilanie - system zasilany jest poprzez PoE, co istotnie ułatwia wykorzystanie bramki w sieci. Za podłączenie do sieci LoRaWAN odpowiada dedykowany shield, do którego podłączone są anteny - GPS i sieciowa. Po połączeniu wszystkich komponentów i umieszczeniu wszystkich elementów w obudowie przystąpić można do instalacji i konfiguracji oprogramowania.
Autor rekomeduje wykorzystania Raspbiana Jessie Lite, jako systemu operacyjnego dla RPi. Pakiety, instalowane poniżej, przygotowują system na podłączenie do backendu The Things Network (wersja 2 protokołu). Po zainstalowaniu Raspbiana Jessie Lite na karcie SD musimy edytować plik "config.txt" w partycji bootowalnej, dodając:
Edytujemy "cmdline.txt"; zawartość pliku powinna wyglądać tak:
Usuwamy wszystkie odniesienia do ttyAMA0. Plik powinien wyglądać tak:
Teraz możemy zresetować Raspberry Pi. Po uruchomieniu system Zwiększy pojemność dysku do wielkości karty SD. Jeśli chcemy zainstalować wszystkie potrzebne binarki z pliku .deb postępujmy zgodnie z poniższymi krokami; możemy też samodzielnie skompilować wszystkie potrzebne pliki ze źródeł. Dobrze jest do wykonywania poniższych operacji uzyskać prawa roota:
Jeśli wszystko się udało, to właśnie skończyliśmy konfigurować bramkę. Po zainstalowaniu pakietu "linklabslorawangateway" pojawić powinny się pliki w "/opt/linklabs" oraz "/lib/systemd/system". Jako ID bramki wykorzystano MAC 'Maliny'. Można to zmienić w pliku "/opt/linklabs/config/local_conf.json". Dodatkowo (co nie jest opisane w tym poradniku) wykorzystać można impulsy z GPSa do precyzyjnego śledzenia czasu w systemie bramki. Aby podłączyć się do sieci LoRaWAN musimy zmodyfikować plik "/opt/linklabs/config/global_conf.json". Przewijamy do linijki:
I (w Europie) zmieniamy ją na:
Po restarcie Raspberry Pi wszystko powinno już działać!.
Źródła:
https://www.lora-alliance.org/What-Is-LoRa/Technology
http://www.instructables.com/id/LoRaWAN-Gateway/?ALLSTEPS
Architektura sieci LoRaWAN to typowa gwiazda gwiazd, w których bramy sieci są przeźroczystymi mostkami, które przekazują wiadomości pomiędzy układami na końcach ramion gwiazd, a centralnym serwerem z dedykowanym backendem. Bramki LoRaWAN podłączone są do sieci wykorzystując zwykłe połączenie z protokołem IP, a docelowe układy wykorzystując pojedyncze połączenia do jednej lub więcej bramek sieci LoRaWAN. Cała komunikacja w tym systemie jest zasadniczo dwukierunkowa, ale obsługuje także większą liczbę kierunków poprzez multicast czyli masową dystrybucję informacji do wszystkich układów w sieci.
Komunikacja pomiędzy docelowymi układami odbywa się z wykorzystaniem różnych pasm, prędkości transmisji itp. Wybór częstotliwości i prędkości transmisji, zależny jest od wymaganego zasięgu pracy sieci. Z uwagi na wykorzystanie systemów pracujących z rozmytym widmem, komunikacja z różną prędkością transmisji, przy tej samej częstotliwości, nie zakłócają się nawzajem, co dodatkowo pozwala podzielić sieć na wirtualnej kanały, co zwiększa gęstość spektralną kanałów w sieci. Transmisja w sieci LoRaWAN osiąga od 0,3 kbps do 50 kbps. Za zarządzanie częśtotliwością i prędkością transmisji odpowiada serwer, co daje dalsze oszczędności w zakresie zużycia baterii przez docelowe układy rozproszone.
Sieci o zasięgu narodowym, które przenosić będą często informacje osobiste czy wręcz wrażliwe, a także inne niejawne dane, muszą wykazywać odpowiedni poziom zabezpieczeń. Rozwiązano to aplikując w systemie trzy warstwy zabezpieczeń w sieci:
* Unikalny Klucz Sieciowy (EUI64) który zapewnia bezpieczeństwo w warstwie sieci.
* Unikalny Klucz Aplikacji (EUI64) który zapewnia bezpieczeństwo w warstwie aplikacji.
* Indywidualny Klucz Urządzenia (EUI128).
Sieć LoRaWAN dedykowana jest do tworzenia wielkich, publicznych sieci, która pozwala na integrację sensorów z siecią bez wykorzystywania transmisji komórkowej czy Wi-Fi. Wiele społecznościowych projektów crowdsurfingowych opartych jest o ułatwienie dostępu do tej technologii hobbystom. Przykładem tego może być projekt "The Things Network". Celem opisanego poniżej projektu jest stworzenie poradnika dla osób, które chciałyby stworzyć własną bramkę sieci LoRaWAN wykorzystując do tego elementy, jakie kupić można w normalnym sklepie (Ebay, Amazon etc).
System oparty jest o Raspberry Pi 3, oraz dedykowany shield do obsługi LoRaWAN. Autor zakupił swój tutaj.
Do wykonania obudowy potrzebne będą nam następujące narzędzia:
* Śrubokręt.
* Klucze imbusowe.
* Wiertarka.
* Wiertła 12 mm, 10 mm, 8 mm oraz 4 mm.
* Otwornica 22 mm.
* Gwintownik M12 wraz z uchwytem.
* Pilnik.
* Dremel lub piła włosowa.
* Zaciskarka do kabli sieciowych (RJ45). Przyda się też tester do takich kabli.
* Wyginarka do blach.
* Wycinarka laserowa CNC (do wycięcia wewnętrznych wsporników w obudowie).
* Drukarka A3 do wydrukowania szablonów w skali 1:1.
Obudowa przystosowana jest do pracy na zewnątrz - wszystkie gniazda na obudowie są uszczelnione, sama obudowa jest odporna na zalanie, a dodatkowo wyposażono ją w zawór wyrównujący ciśnienie w obudowie, dzięki czemu nei ulegnie ona rozszczelnieniu niezależnie od warunków atmosferycznych.
Po umieszczeniu wszystkich elementów w obudowie można podłączyć do układu zasilanie - system zasilany jest poprzez PoE, co istotnie ułatwia wykorzystanie bramki w sieci. Za podłączenie do sieci LoRaWAN odpowiada dedykowany shield, do którego podłączone są anteny - GPS i sieciowa. Po połączeniu wszystkich komponentów i umieszczeniu wszystkich elementów w obudowie przystąpić można do instalacji i konfiguracji oprogramowania.
Autor rekomeduje wykorzystania Raspbiana Jessie Lite, jako systemu operacyjnego dla RPi. Pakiety, instalowane poniżej, przygotowują system na podłączenie do backendu The Things Network (wersja 2 protokołu). Po zainstalowaniu Raspbiana Jessie Lite na karcie SD musimy edytować plik "config.txt" w partycji bootowalnej, dodając:
# Enable SPI interface
dtparam=spi=on
# Enable GPS PPS
dtoverlay=pps-gpio,gpiopin=4
#Disable Bluetooth on pi 3
dtoverlay=pi3-miniuart-btEdytujemy "cmdline.txt"; zawartość pliku powinna wyglądać tak:
dwc_otg.lpm_enable=0 console=ttyAMA0,115200 kgdboc=ttyAMA0,115200 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwaitUsuwamy wszystkie odniesienia do ttyAMA0. Plik powinien wyglądać tak:
dwc_otg.lpm_enable=0 console=tty1 root=/dev/mmcblk0p2 rootfstype=ext4 elevator=deadline rootwaitTeraz możemy zresetować Raspberry Pi. Po uruchomieniu system Zwiększy pojemność dysku do wielkości karty SD. Jeśli chcemy zainstalować wszystkie potrzebne binarki z pliku .deb postępujmy zgodnie z poniższymi krokami; możemy też samodzielnie skompilować wszystkie potrzebne pliki ze źródeł. Dobrze jest do wykonywania poniższych operacji uzyskać prawa roota:
Kod: Bash
Jeśli wszystko się udało, to właśnie skończyliśmy konfigurować bramkę. Po zainstalowaniu pakietu "linklabslorawangateway" pojawić powinny się pliki w "/opt/linklabs" oraz "/lib/systemd/system". Jako ID bramki wykorzystano MAC 'Maliny'. Można to zmienić w pliku "/opt/linklabs/config/local_conf.json". Dodatkowo (co nie jest opisane w tym poradniku) wykorzystać można impulsy z GPSa do precyzyjnego śledzenia czasu w systemie bramki. Aby podłączyć się do sieci LoRaWAN musimy zmodyfikować plik "/opt/linklabs/config/global_conf.json". Przewijamy do linijki:
"server_address": "shed.kent.ac.uk"I (w Europie) zmieniamy ją na:
"server_address": "router.eu.thethings.network"Po restarcie Raspberry Pi wszystko powinno już działać!.
Źródła:
https://www.lora-alliance.org/What-Is-LoRa/Technology
http://www.instructables.com/id/LoRaWAN-Gateway/?ALLSTEPS
Fajne? Ranking DIY


