使用balena部署B(yǎng)asics Station TTS LoRa網(wǎng)關(guān)

描述

該項(xiàng)目只需單擊一下即可在帶有 RAK2245 (SX1301) 或 RAK2287 (SX1302) LoRa 集中器的 Raspberry Pi（3 或 4）或 balenaFin 上運(yùn)行。Basics Station 協(xié)議為 LoRa 網(wǎng)關(guān)配備了使用 websocket 在網(wǎng)關(guān)和云之間進(jìn)行可靠且安全的通信。

如今，大多數(shù) LoRaWAN 運(yùn)營(yíng)商都在采用 LoRa Basics Station Packet Forward 協(xié)議作為其網(wǎng)關(guān)和云服務(wù)的新標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。此外，在博文的末尾，您將了解如何在 TTS 的專業(yè)方面 The Things Industries 部署 Basics Station LoRa 網(wǎng)關(guān)，并進(jìn)行一些細(xì)微的更改。

介紹

LoRa 是一種遠(yuǎn)程廣域網(wǎng)技術(shù)，類似于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，但專為降低能耗而設(shè)計(jì)。它使設(shè)備能夠在小電池上運(yùn)行多年，長(zhǎng)距離發(fā)送少量數(shù)據(jù)。網(wǎng)關(guān)接收 LoRa 信號(hào)以覆蓋特定區(qū)域，LoRa 網(wǎng)關(guān)的范圍在農(nóng)村地區(qū)為 8-10 公里（5-6 英里），在建筑物密度較大的城鎮(zhèn)為 1 公里。

LoRa 網(wǎng)關(guān)軟件包括在網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行并與LoRa 芯片交互的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器軟件，它接收和傳輸射頻數(shù)據(jù)包，以及LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 (LNS) ，它將從 LoRa 芯片接收到的消息傳輸?shù)綉?yīng)用程序以及從云端到設(shè)備（上行鏈路和下行鏈路）。

Basics Station 是 LoRa 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器協(xié)議的新 Semtech 實(shí)現(xiàn)，使用 Websockets (TCP) 并在網(wǎng)關(guān)和云服務(wù)之間交換加密的 JSON 消息。您可以在此處找到更多信息。較舊的 LoRa 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器是 Semtech UDP 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)，使用 TCP 和協(xié)議緩沖區(qū)的非標(biāo)準(zhǔn) TTN 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器等。Things Industries 目前使用 Basics Station 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)器協(xié)議作為官方協(xié)議。

使用 balena 構(gòu)建 The Things Stack LoRa 網(wǎng)關(guān)具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)，包括只需單擊幾下即可將其安裝在原始物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上的簡(jiǎn)單性，以及從單個(gè)儀表板管理一組 LoRa 網(wǎng)關(guān)的能力。手動(dòng)升級(jí)網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行的軟件可能具有挑戰(zhàn)性，但 balena 提供了內(nèi)置功能，可以在一個(gè)地方配置、部署和管理所有內(nèi)容。

怎么做

創(chuàng)建 balenaCloud 帳戶后，單擊Deploy with balena下面的按鈕以自動(dòng)部署應(yīng)用程序。如果您使用這種一鍵式方法，您可以跳過(guò)稍后添加設(shè)備環(huán)境值的手動(dòng)步驟，因?yàn)樗鼈儠?huì)為您預(yù)先配置：

https://dashboard.balena-cloud.com/deploy?repoUrl=https://github.com/balenalabs/basicstation

如果您已經(jīng)熟悉balenaCloud ，或者想要更好地控制如何創(chuàng)建應(yīng)用程序并將其部署到 balenaCloud ，您也可以使用CLI進(jìn)行編碼。從此repo獲取項(xiàng)目代碼。

教程

創(chuàng)建應(yīng)用程序并添加設(shè)備

單擊部署按鈕將創(chuàng)建一個(gè)應(yīng)用程序，其中包含部署 Basics Station LoRa 網(wǎng)關(guān)所需的所有代碼。

選擇您的板作為設(shè)備類型，然后單擊“創(chuàng)建和部署”按鈕。

此時(shí)，balenaCloud 會(huì)自動(dòng)將Basics Station GitHub 存儲(chǔ)庫(kù)中的所有代碼拉取到您的應(yīng)用程序中，并部署容器化服務(wù)。

創(chuàng)建應(yīng)用程序后，您可以通過(guò)單擊Add device按鈕將設(shè)備添加到該新應(yīng)用程序。添加設(shè)備時(shí)，您需要指定設(shè)備類型。您選擇的類型必須與您為應(yīng)用程序配置的設(shè)備相匹配，這一點(diǎn)很重要。如果您要將網(wǎng)關(guān)連接到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，請(qǐng)務(wù)必在此處設(shè)置您的 WiFi SSID 和密碼。

此過(guò)程創(chuàng)建為您的應(yīng)用程序和設(shè)備類型配置的自定義 balenaOS 映像，并包括您的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置（如果您指定了它們）。出現(xiàn)提示時(shí)，將文件下載到您的工作站。

刷寫 LoRa 網(wǎng)關(guān)并部署代碼

下載 balenaOS 映像后，就該刷新 SD 卡了（如果您使用 Raspberry Pi）。

您可以為此使用balenaEtcher 。如果下載的圖像文件具有 .zip 擴(kuò)展名，則在使用 balenaEtcher 之前無(wú)需解壓縮。

刷機(jī)過(guò)程完成后，將 SD 卡插入 Raspberry Pi 并連接電源。

當(dāng)設(shè)備首次啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)自動(dòng)連接到您的網(wǎng)絡(luò)，然后連接到 balenaCloud 儀表板。片刻之后，您會(huì)看到新配置的設(shè)備列為在線。

當(dāng)設(shè)備在線顯示在儀表板中時(shí)，它將自動(dòng)開始下載 LoRa Basics Station 應(yīng)用程序。

定義模型和更多設(shè)備變量

根據(jù)您使用的 LoRa 集中器，需要更改一些設(shè)備變量。如果您使用的是 RAK2287 LoRa 集中器，請(qǐng)進(jìn)入設(shè)備變量頁(yè)面并將模型變量更改為 SX1302。如果您使用的是 RAK2245，則您使用的是默認(rèn)激活的 SX1301。SX1303 很快就會(huì)兼容。

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這些參數(shù)已在應(yīng)用程序中自動(dòng)創(chuàng)建，作為在Deploy with balena過(guò)程中定義的應(yīng)用程序環(huán)境變量。轉(zhuǎn)到 balenaCloud > 設(shè)備變量部分并添加兩個(gè)新變量。

默認(rèn)情況下，設(shè)備配置為將數(shù)據(jù)發(fā)送到 The Things Stack (V3) 到歐洲服務(wù)器 (eu1)。TTN_REGION如果需要，您可以更改TTN_STACK_VERSION.

如果您不打算使用 The Things Stack 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，您TC_URI可以配置變量以將數(shù)據(jù)發(fā)送到您的 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。如果您的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器需要不同的證書，您可以使用TC_TRUST它們來(lái)配置它們。默認(rèn)情況下，網(wǎng)關(guān)將使用帶有適當(dāng)證書的 The Things Stack V3。

幾分鐘后，儀表板中的設(shè)備信息屏幕應(yīng)如下所示，顯示正在運(yùn)行基本站服務(wù)的設(shè)備。

在 The Things Stack 上配置網(wǎng)關(guān)之前，了解以太網(wǎng) MAC 地址對(duì)于從 TTS 網(wǎng)絡(luò)獲取 EUI 非常重要。EUI 是網(wǎng)關(guān)的 LoRa 唯一標(biāo)識(shí)符（64 位，8 字節(jié)），可用于在 The Things Stack 上注冊(cè)網(wǎng)關(guān)。在某些情況下，EUI 可以是以太網(wǎng) MAC 地址（6 個(gè)字節(jié)），它是唯一的，擴(kuò)展了 2 個(gè)字節(jié)（FFFE）作為將 MAC 地址從 6 個(gè)字節(jié)增加到 8 個(gè)字節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)方法。

EUI 作為設(shè)備的 TAG 顯示在儀表板上。復(fù)制 balenaCloud 上網(wǎng)關(guān)摘要的 EUI TAG。現(xiàn)在您已準(zhǔn)備好注冊(cè)您的 TTS LoRa 網(wǎng)關(guān)。

連接到 Things Stack (V3)

首先，如果您還沒(méi)有訪問(wèn)此網(wǎng)站，請(qǐng)創(chuàng)建一個(gè) The Things Stack 帳戶。

登錄后，單擊“轉(zhuǎn)到網(wǎng)關(guān)”按鈕。然后單擊“添加網(wǎng)關(guān)”鏈接。

將 EUI（來(lái)自 balenaCloud 中設(shè)備儀表板上的標(biāo)簽）粘貼到 The Things Stack 控制臺(tái)中。輸入所有數(shù)據(jù)，并記得介紹您的頻率計(jì)劃，這取決于您的地理位置。

最后，單擊“ Create Gateway”按鈕。您現(xiàn)在已準(zhǔn)備好設(shè)置 LoRa 網(wǎng)關(guān)。

在 The Things Stack V3 上設(shè)置您的 LoRa 網(wǎng)關(guān)

網(wǎng)關(guān)注冊(cè)成功后，您將自動(dòng)進(jìn)入網(wǎng)關(guān)概覽頁(yè)面。現(xiàn)在是時(shí)候設(shè)置您的新 TTS LoRa 網(wǎng)關(guān)了。從那里您將能夠看到您的 LoRa 網(wǎng)關(guān)的信息。

現(xiàn)在單擊 API 密鑰，然后單擊Add API Key。

單擊Grant Individual rights，然后選擇Link as Gateway to a Gateway Server。復(fù)制生成的密鑰并返回到 balenaCloud 儀表板。

將 API 密鑰粘貼為設(shè)備變量TC_KEY。網(wǎng)關(guān)將重新啟動(dòng)，然后您應(yīng)該能夠在線看到您的網(wǎng)關(guān)。

現(xiàn)在您已經(jīng)啟動(dòng)并運(yùn)行了新的 TTS LoRa 網(wǎng)關(guān)，是時(shí)候從您的 TTS 節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)了。例如，您可以將溫度傳感器與 TTS 節(jié)點(diǎn)、植物的濕度傳感器等連接起來(lái)。

目前，您有一個(gè) TTS LoRa 網(wǎng)關(guān)，為網(wǎng)關(guān)周圍的所有傳感器和節(jié)點(diǎn)提供信號(hào)。恭喜：現(xiàn)在您是眾包 TTS 網(wǎng)絡(luò)的一部分，有助于提高 LoRa TTS 的覆蓋范圍。是時(shí)候構(gòu)建一些 LoRa 節(jié)點(diǎn)并從您自己的覆蓋范圍中受益了。部署它幾分鐘后，我的網(wǎng)關(guān)能夠從設(shè)備路由 81 條消息。

連接到物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)

The Things Industries (TTI) 是 The Things Network 和 The Things Stack 的專業(yè)方面。TTI 是為需要在自己的場(chǎng)所管理自己的 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)云服務(wù)的企業(yè)提供的私有服務(wù)。TTS 與社區(qū)的所有成員一起在多租戶解決方案中運(yùn)行，而 TTI 使企業(yè)能夠通過(guò)自己的 SLA 付費(fèi)訂閱來(lái)管理自己的網(wǎng)絡(luò)。

Basics Station 數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議是 Things Industries 的官方數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，可在 The Things Stack 獲得 V3。

本教程的目標(biāo)是減少對(duì)提供簡(jiǎn)單基礎(chǔ)站點(diǎn) LoRa 網(wǎng)關(guān)的 The Things Industries (TTI) LoRa 網(wǎng)關(guān)車隊(duì)所有者（或管理者）的摩擦，并增強(qiáng)部署在現(xiàn)場(chǎng)提供 LoRaWAN 覆蓋的網(wǎng)關(guān)的空中升級(jí)可能性.

要將您的 balena LoRa 網(wǎng)關(guān)連接到 The Things Industries，您需要在 The Things Industries 控制臺(tái)上擁有一個(gè)高級(jí)帳戶。

在 The Things Industries 設(shè)置您的 LoRa 網(wǎng)關(guān)

要配置 LoRa 網(wǎng)關(guān)，請(qǐng)?jiān)O(shè)置之前定義的 balena 安裝。

一旦您的網(wǎng)關(guān)使用 TTS 網(wǎng)絡(luò)變量在 balenaCloud 上正確運(yùn)行，就可以在 The Things Industries 控制臺(tái)上注冊(cè) LoRa 網(wǎng)關(guān)了。

轉(zhuǎn)到 balenaCloud 并使用 EUI 復(fù)制設(shè)備 TAG。

檢查復(fù)制的 EUI 是否為定義為標(biāo)簽的 8 個(gè)字節(jié)（16 個(gè)字符）。并返回 The Things Industries 控制臺(tái)以注冊(cè)您的 LoRa 網(wǎng)關(guān)。將 EUI 粘貼到網(wǎng)關(guān) EUI 字段中。

注冊(cè)網(wǎng)關(guān)后，轉(zhuǎn)到 balenaCloud 并更改設(shè)備變量以指向 TTI 網(wǎng)絡(luò)而不是 TTS 網(wǎng)絡(luò)。

在 The Things Industries Gateway 上，變量GW_ID和GW_KEY是不需要的，因此您可以刪除它們。需要將 更改為TC_URI您的組織啟用的正確 websockets URL。這意味著您的 TTI 組織應(yīng)該在您的服務(wù)器上設(shè)置了一個(gè) websockets（安全）以從網(wǎng)關(guān)接收 LoRaWAN 包。將其用作TC_URI.

在某些情況下，證書可能會(huì)與 TTS 網(wǎng)關(guān)上使用的證書有所不同。在這種情況下，請(qǐng)使用證書設(shè)置變量。TC_CERT要檢查 TTI LoRa 網(wǎng)關(guān)是否已啟動(dòng)并運(yùn)行，請(qǐng)轉(zhuǎn)到 TTI 網(wǎng)關(guān)頁(yè)面以分析通過(guò)網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在網(wǎng)關(guān)已準(zhǔn)備好從您的傳感器和節(jié)點(diǎn)為您的私有 LoRaWAN 網(wǎng)絡(luò)接收和轉(zhuǎn)發(fā) LoRaWAN 包。從這里您可以開始引入更多網(wǎng)關(guān)并從balenaCloud管理它們。請(qǐng)記?。耗那笆_(tái)設(shè)備是免費(fèi)且功能齊全的！

直到下一次

如果您嘗試這個(gè)項(xiàng)目并添加更多傳感器，我們很樂(lè)意聽取您的意見(jiàn)。我們總是有興趣了解社區(qū)如何將這些項(xiàng)目付諸實(shí)施。在我們的論壇、Twitter和Instagram上與我們聯(lián)系，展示您的作品或提出問(wèn)題。我們非常樂(lè)意提供幫助。

致謝

這個(gè)項(xiàng)目是由 Jose Marcelino 和 Xose Pérez、RAK工程師和 balena Hardware Hackers 團(tuán)隊(duì)的出色工作實(shí)現(xiàn)的。