Vollständige Anleitung zur Konfiguration eines LoRaWAN-Gateways mit TTN

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Zusammenbauen und Feinabstimmen eines LoRaWAN-Gateway ordnungsgemäß konfiguriert Es ist die Schlüsselkomponente für das ordnungsgemäße Funktionieren jedes IoT-Projekts, das auf dieser Technologie basiert. Einfach die Geräte anzuschließen und die Daumen zu drücken, reicht nicht aus: Man muss sich um die Hardware, das IP-Netzwerk und die Paketweiterleitung und Registrierung auf einem LoRaWAN-Server als The Things Network (TTN)zusätzlich zur Registrierung von Endbenutzeranwendungen und -geräten.

In dieser Anleitung wird Ihnen Schritt für Schritt und sehr detailliert gezeigt, wie Sie die folgende Aufgabe ausführen: vollständige Konfiguration eines LoRaWAN-Gateways In verschiedenen realen Anwendungsszenarien: kommerzielle Gateways wie das RAK7289 oder Dragino LPS8, ein selbstgebautes Gateway mit einem Raspberry Pi 4B und einem RAK5146-Hub sowie die Integration von LoRaWAN-Sensoren (GPS-Tracker, Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren usw.) in TTN. Ziel ist es, dass Sie nach dem Lesen dieses Artikels genau wissen, was zu tun ist, wo es zu tun ist und was zu überprüfen ist, um die korrekte Funktion sicherzustellen.

Grundlegende Konzepte und vorbereitende Schritte vor der Konfiguration eines LoRaWAN-Gateways

Bevor Sie anfangen, an Menüs herumzubasteln, ist es wichtig, sich darüber im Klaren zu sein, welche Elemente zu einem Menü gehören. funktionsfähiges LoRaWAN-Netzwerk: das Gateway, der LoRaWAN-Server, die Anwendungen und die Endgeräte oder EndgeräteJedes Element hat seine Rolle und benötigt Mindestparameter, um mit den anderen zu kommunizieren.

In der Praxis basieren die meisten Bildungs- und Laborprojekte auf TTN als kostenloser öffentlicher ServerTTN bietet eine Webkonsole, über die Gateways registriert, Anwendungen erstellt und Geräte registriert werden können, um ihre Daten mithilfe eindeutiger Schlüssel sicher zu senden (DevEUI, AppEUI/JoinEUI, AppKey).

Ein weiterer Punkt, der von Anfang an klar sein muss, ist der LoRaWAN-Frequenz kompatibel mit Ihrer RegionIn Europa wird üblicherweise der Frequenzplan für das 868-MHz-Band (EU868) verwendet, während in anderen Regionen andere Pläne zum Einsatz kommen (US915, AU915 usw.). Gateway und TTN müssen denselben Plan verwenden, d. h. auf demselben Kanal kommunizieren.

Was Endgeräte betrifft, ist es üblich, mit folgenden zu arbeiten: Dragino GPS-Tracker Zur Standortverfolgung und mit Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren wie den Browan Tabs TBHH100-868 Sensoren. Diese Geräte werden üblicherweise mit werkseitig installierten LoRaWAN-Zugangsdaten geliefert und sind bereit zur Registrierung bei TTN. Es empfiehlt sich jedoch, diese zu überprüfen und zu wissen, wo sie konfiguriert werden müssen.

Schließlich müssen Sie sicherstellen, dass das Gateway über ein Stabile und sichere IP-KonnektivitätOb per Ethernet-Kabel, WLAN oder sogar 4G/5G-Mobilfunknetz: Ohne Internetzugang (oder das entsprechende WAN) kann das Gateway keine LoRa-Pakete an den Server weiterleiten.

Konfiguration kommerzieller Gateways: RAK7289 und Dragino LPS8

Viele Bildungsprojekte nutzen kommerzielle Portale wie beispielsweise das RAK7289 für den Außenbereich oder Dragino LPS8 IndoorBeide verfügen über eine webbasierte Verwaltungsoberfläche, über die Sie sowohl den IP-Netzwerkteil als auch die LoRaWAN-Parameter anpassen können, die für die Kommunikation mit TTN oder anderen Servern erforderlich sind.

In manchen Einrichtungen, wie beispielsweise Bildungszentren, RAK-Gateway-Erstkonfiguration Die Einrichtung kann bereits von der Schule selbst vorgenommen worden sein (z. B. an einem Gymnasium), und die Schüler müssen lediglich die Netzwerkeinstellungen (statische IP-Adresse oder DHCP) an die lokale Infrastruktur anpassen. Dennoch ist es ratsam, alle Schritte zu kennen, um sie bei einem Standort- oder Serverwechsel wiederholen zu können.

IP-Netzwerkkonfiguration auf RAK-Gateways (Beispiel RAK7289)

Der erste wirkliche Schritt bei der Arbeit mit dem Gateway besteht darin, sicherzustellen, dass es über IP-Zugriff auf das lokale Netzwerk und das InternetBei RAK-Gateways wird dies im Administrationsmenü im Bereich WAN-Netzwerk konfiguriert.

Auf der Speisekarte Netzwerk → WAN-Schnittstelle Wir können wählen, ob das Gateway als solches fungieren soll. DHCP-Client oder mit statischer IP-AdresseIm DHCP-Modus weist der Router automatisch eine IP-Adresse zu. Dies vereinfacht die Einrichtung, erfordert aber die spätere Ermittlung der zugewiesenen IP-Adresse mithilfe eines Netzwerkscanners (z. B. mit einem Netzwerkscanner). nmap, ein beliebiger IP-Scanner oder Überprüfung der Konnektivität mit Ping in Linuxoder durch Abfrage der DHCP-Servertabelle des Routers.

Wenn wir mehr Kontrolle benötigen, wird dringend empfohlen, einen gut dokumentierte statische IPAuf diese Weise wissen wir immer, welche Adresse wir aufrufen müssen, um auf das Management-Panel zuzugreifen, und es wird einfacher, bei Bedarf Firewall-Regeln anzuwenden oder einen Fernzugriff zu ermöglichen.

In Umgebungen mit mehreren Computern, wie beispielsweise Klassenzimmern oder Laboren, ist es auch hilfreich, die folgenden zu kennen: Ethernet-MAC- und Hostname vom Gateway. Manchmal ist es auch auf dem DHCP-Server selbst mit einem Eintrag aufgeführt. hostname Identifizierbar (z. B. „RAK7289“), sodass es auch bei Verwendung von DHCP auf einen Blick lokalisiert werden kann.

Notfallzugang über verwaltetes WLAN

Falls wir aus irgendeinem Grund die IP-Adresse des Gateways im kabelgebundenen Netzwerk nicht ermitteln können, bieten viele RAK- und Dragino-Modelle eine solche Möglichkeit. integrierter WLAN-Zugangspunkt für die VerwaltungDieser Access Point ist normalerweise offen oder verwendet Standardanmeldeinformationen und ermöglicht es Ihnen, einen Laptop oder ein Tablet direkt mit dem Gerät zu verbinden.

Beim Verbinden mit diesem WLAN-Netzwerk ist die Standard-Gateway-IP-Adresse üblicherweise die Adresse von Verwaltung des Gateways selbstDurch den Zugriff auf diese IP-Adresse über einen Webbrowser können wir auf die Verwaltungsschnittstelle zugreifen, ohne auf DHCP, Switches oder zwischengeschaltete Router angewiesen zu sein. Dies ist besonders nützlich bei neuen Installationen oder wenn die Netzwerkkonfiguration vollständig verloren gegangen ist.

Sobald die Inbetriebnahme jedoch abgeschlossen ist, ist es unerlässlich Deaktivieren Sie das Management-WLAN oder erhöhen Sie dessen Sicherheit.Wenn ein Netzwerk ungeschützt oder schlecht gesichert ist und mit einem kritischen Gerät wie dem Gateway verbunden ist, stellt dies eine klare Sicherheitslücke dar, insbesondere wenn sich das Gateway im Freien oder an öffentlich zugänglichen Orten befindet.

LoRaWAN-Konfiguration und TTN-Registrierung eines RAK-Gateways

Nachdem das IP-Netzwerk eingerichtet ist, muss als nächstes das Gateway mit dem LoRaWAN-Server verbunden werden. Bei RAK-Gateways befindet sich dieser Schritt üblicherweise im Menü. LoRa-Netzwerk → Netzwerkeinstellungen → PaketweiterleitungHier wird das Ziel eingestellt, an das die empfangenen LoRa-Pakete gesendet werden.

In diesem Abschnitt müssen wir die folgenden Informationen finden und kopieren: EUI-GatewayDies ist die eindeutige Kennung des Gateways. Dieser Wert wird anschließend verwendet, um das Gateway in der TTN-Konsole zu registrieren. Es empfiehlt sich, ihn (zusammen mit Benutzername und Passwort des Geräts) in einem Dokument zu speichern, damit Sie ihn nicht jedes Mal nachschlagen müssen.

Um das Gateway in TTN zu registrieren, greifen Sie auf die folgende Seite zu: TTN-Konsole Mit den entsprechenden Zugangsdaten. Nach dem Einloggen wird die gewünschte Region ausgewählt und der Bereich „Gateways“ aufgerufen. Dort klickt man auf „Gateway registrieren“, gibt die kopierte EUI ein, wählt den passenden Frequenzplan (in Europa EU868) aus und schließt die Registrierung ab.

Bei einigen Modellen und Firmwares Es ist notwendig, den Modus zu aktivieren Legacy-Paketweiterleitung In den TTN-Einstellungen können Sie die Kompatibilität mit der Gateway-Software sicherstellen. Außerdem können Sie den Abdeckungstyp (Innen-/Außenbereich) und den physischen Standort festlegen, damit das Gateway korrekt auf den TTN-Karten angezeigt wird.

Wenn alles korrekt ausgeführt wurde, ändert sich der Gateway-Status in der TTN-Konsole zu „Verbunden“ und im entsprechenden Tab TrafficNachrichten mit Echtzeit-LoRa-Datenverkehr werden angezeigt, sobald sich Geräte in Reichweite befinden, die senden.

Dragino LPS8 Gateway-Management: Zugriff, WLAN und IP

El Dragino LPS8 Es handelt sich um ein gängiges LoRaWAN-Gateway für den Innenbereich, das für Tests und kleinere Installationen eingesetzt wird. Es basiert auf einem SX1308-Konzentrator und ist mit verschiedenen Frequenzplänen für unterschiedliche geografische Zonen, einschließlich des EU868-Bandes, vorkonfiguriert.

Diese Geräte können verwaltet werden von SSH und HTTPUm über den RJ-45-Anschluss per SSH oder HTTP auf das Netzwerk zuzugreifen, benötigen wir zunächst die vom DHCP-Server des Netzwerks zugewiesene IP-Adresse. Hierbei ist ein IP-Scanner, die Überprüfung der DHCP-Tabelle des Routers oder ein ähnliches Tool hilfreich.

Die einfachste Option für die Ersteinrichtung ist die Verwendung von Vom LPS8 selbst erstellter Wi-Fi-ZugangspunktDas Gerät sendet nach dem Einschalten ein Netzwerk mit einer SSID vom Typ „dragino-xxxxx“. Das Standardpasswort lautet üblicherweise „dragino+dragino“. Nach der Verbindung mit diesem Netzwerk kann das Gateway über einen Webbrowser durch Eingabe der IP-Adresse 10.130.1.1 aufgerufen werden.

Die anfänglichen Anmeldeinformationen in der Weboberfläche sind üblicherweise Benutzername „admin“ und Passwort „dragino“Es wird dringend empfohlen, diese Schlüssel zu ändern, sobald alles eingerichtet und betriebsbereit ist, insbesondere wenn Sie den Wi-Fi-AP aktiv lassen oder wenn das Gateway von unkontrollierten Netzwerken aus erreichbar sein soll.

Dragino LPS8 LoRaWAN-Einstellungen und TTN-Verbindung

In der Konfigurationsoberfläche des LPS8 findet sich ein separates Menü für die Bereiche LoRa und LoRaWAN. Zunächst muss überprüft werden, ob die gewünschte Option/Funktion ausgewählt ist. korrekter Frequenzplan für unsere RegionZum Beispiel 868 MHz für Europa.

In der Registerkarte LoRaWAN Der Server, an den die Pakete weitergeleitet werden, wird festgelegt. Im Dropdown-Menü „Dienstanbieter“ kann TTN ausgewählt werden, und unter „Serveradresse“ wird der europäische TTN-Server ausgewählt, der dem EU868-Band zugeordnet ist. Die UDP-Uplink- und Downlink-Ports sind üblicherweise standardmäßig auf 1700 eingestellt, was in den meisten Fällen korrekt ist.

Auf demselben Bildschirm wird Folgendes angezeigt: Gateway-IDDiesen Wert verwenden wir in der TTN-Konsole bei der Gateway-Registrierung. Die Registrierung erfolgt ähnlich wie bei RAK: Sie rufen die Konsole auf, gehen zu „Gateways“, wählen „Gateway registrieren“, geben die ID ein, aktivieren (falls zutreffend) die Verwendung des Legacy-Paketweiterleiters und wählen den entsprechenden europäischen Tarif.

Wenn wir ein Dedizierter LoRaWAN-Server, wie z. B. ChirpStackAnstelle von TTN geben Sie hier Ihre Adresse, Ports und Authentifizierungsparameter ein. Für Bildungszwecke und viele private Projekte ist TTN jedoch in der Regel völlig ausreichend.

Konfigurieren von LAN, WAN und Wi-Fi WAN in Dragino

Im Netzwerk-Tab von LPS8 finden wir mehrere Unter-Tabs, mit denen wir die Verbindung des Gateways zum lokalen Netzwerk und zum Internet präzise einstellen können. Im Abschnitt über LAN Das interne Netzwerk, das vom eigenen Wi-Fi-AP des Gateways verwendet wird, ist konfiguriert; es handelt sich um eine Art lokales „Management-Netzwerk“.

Üblicherweise berührt man das Standard-LAN-Konfiguration Sollte die Konfiguration geändert werden, notieren Sie sich diese Informationen sorgfältig, da dies im Falle einer Fehlkonfiguration des WAN-Bereichs möglicherweise der einzige Zugang ist. Das LPS8-LAN dient als Ausweichnetzwerk, um den administrativen Zugriff wiederzuerlangen.

In der Sektion WAN Die IP-Adresse, die der RJ-45-Anschluss bei kabelgebundener Verbindung des Gateways verwendet, ist festgelegt. Sie können DHCP wählen oder eine statische IP-Adresse zuweisen. In stabilen Umgebungen ist die Zuweisung einer statischen IP-Adresse die professionellste Vorgehensweise. Statische IP-Adresse für die WAN-Schnittstelle um unerwartete Richtungsänderungen zu vermeiden.

Und schließlich der Teil über Wi-Fi WAN Dadurch kann sich das Gateway als Client mit einem bestehenden WLAN-Netzwerk verbinden. Hier legen Sie fest, ob die IP-Adresse dieser Schnittstelle statisch ist oder per DHCP bezogen wird, und geben die SSID, den Verschlüsselungstyp und das Passwort ein.

Die Wi-Fi-Registerkarte zeigt außerdem die Einstellungen an und ermöglicht deren Konfiguration. AP, das Dragino automatisch generiertAus Sicherheitsgründen ist es ratsam, den Netzwerknamen und das Passwort zu ändern oder den Zugriffspunkt sogar zu deaktivieren, wenn er nicht verwendet wird, um die Angriffsfläche zu verringern.

Bau eines DIY-LoRaWAN-Gateways mit Raspberry Pi 4 und RAK5146

Neben kommerziellen Gateways ist es sehr üblich, ein Selbstgebautes LoRaWAN-Gateway mit Raspberry Pi und einem RAK-HubDieser Ansatz eignet sich perfekt, um eingehend zu lernen, wie alle Teile zusammenhängen, und um ein flexibles und aufrüstbares Team aufzubauen.

Bei dieser Art von Projekt, Himbeer Pi 4B als Gehirn des Systems und ein mPCIe-Konzentrator wie der RAK5146 Montiert auf einem Pi HAT RAK2287-Adapter. Auf dieser Basis wird ein spezielles Systemabbild, wie z. B. RAKPiOS, installiert, das bereits spezifische Dienstprogramme zur Verwaltung des LoRaWAN-Teils integriert.

Erforderliche Hardware und physische Montage

Um ein LoRaWAN-Gateway dieser Art zu bauen, benötigen Sie mindestens eines Raspberry Pi 4B mit seinem NetzteilEine microSD-Karte mit mindestens 16 GB, der Pi HAT RAK2287, der mPCIe-Hub RAK5146 sowie die entsprechenden LoRa- und GPS-Antennen. Ein guter Satz Schrauben und Abstandshalter hilft ebenfalls, alles fest zu montieren.

Der Prozess beginnt mit der Einführung von RAK5146 im mPCIe-Steckplatz des HAT RAK2287Üblicherweise in einem Winkel von etwa 45 Grad, bis die Karte fest im Anschluss sitzt. Anschließend die Karte vorsichtig andrücken und mit den beiden Schrauben, die mit den Löchern im HAT übereinstimmen, festschrauben.

Sobald die Nabe auf dem HAT montiert ist, Pi HAT auf den GPIO-Pins des Raspberry Pi Es wird mit vier Schrauben oder Abstandshaltern fixiert, um ein Verrutschen zu verhindern. Dadurch entsteht ein stabiler Block, der die Anschlüsse vor Belastung schützt und die Montage in Dosen oder Halterungen erleichtert.

Schließlich verbinden sie die LoRa-Antenne und GPS-Antenne in den entsprechenden Anschlüssen vom Konzentrator. Es ist äußerst wichtig, das Gerät niemals ohne angeschlossene Antennen einzuschalten, da dies die HF-Stufe des Konzentrators beschädigen könnte.

RAKPiOS auf der SD-Karte installieren

Nachdem die Hardwarekomponenten installiert sind, muss als Nächstes das Betriebssystem des Raspberry Pi vorbereitet werden. Laden Sie dazu die neueste Version von RAK aus dem offiziellen Repository herunter. RAKPiOS, das speziell für LoRaWAN-Gateways mit RAK-Hardware entwickelt wurde.

Das RAKPiOS-Image wird mithilfe eines Flash-Tools wie beispielsweise auf die microSD-Karte geschrieben. Etcher Whale oder ähnlichesDer typische Ablauf besteht darin, das heruntergeladene Image auszuwählen, die Zielkarte zu bestimmen und den „Flash“-Vorgang zu starten. Anschließend wartet man, bis der Vorgang abgeschlossen und die Daten verifiziert sind.

Nach Abschluss des Blinkvorgangs wird die Karte aus dem Lesegerät entnommen und in den Kartenleser eingeführt. Raspberry Pi microSD-KartensteckplatzSchließen Sie anschließend einfach das Netzteil (und gegebenenfalls ein Ethernet-Netzwerkkabel) an, damit der Pi in RAKPiOS booten kann.

Erster Systemstart, SSH-Zugriff und Passwortänderung

Beim ersten Start erstellt RAKPiOS normalerweise eine WLAN-Zugangspunkt mit SSID vom Typ RAK_XXXXDabei entspricht XXXX den letzten Ziffern der MAC-Adresse des Raspberry Pi. Das Standardpasswort für den Zugangspunkt lautet üblicherweise „rakwireless“. Durch die Verbindung mit diesem Netzwerk können wir drahtlos auf das Gerät zugreifen.

Die Standard-IP-Adresse des Raspberry Pi in diesem Modus ist normalerweise 192.168.230.1Mit dieser IP-Adresse können wir eine SSH-Verbindung öffnen (zum Beispiel mit PuTTY unter Windows oder über das Terminal unter Linux/macOS) und dabei die Standardanmeldeinformationen verwenden, die üblicherweise Benutzername „rak“ und Passwort „changeme“ lauten.

Sobald wir uns zum ersten Mal anmelden, fragt uns das System Ändern Sie Ihr Passwort aus SicherheitsgründenDiesen Schritt sollten Sie nicht überspringen: Geben Sie einfach Ihr aktuelles Passwort und anschließend zweimal Ihr neues Passwort ein.

Einrichten der Internetverbindung mit rakpios-cli

Nach der Authentifizierung muss der Internetzugang konfiguriert werden. RAKPiOS enthält ein Konfigurationsprogramm namens rakpios-cli wodurch die meisten Netzwerkoptionen und -dienste zentralisiert werden.

Tippen rakpios-cli Im Terminal erscheint ein textbasiertes Menü, das Sie mit der Tastatur bedienen können. Auch wenn zunächst eine Warnung oder ein kleiner Fehler angezeigt wird, können Sie so lange auf „OK“ klicken, bis Sie die Hauptoptionen erreichen. Von dort aus haben Sie Zugriff auf … „Verwaltete Netzwerke“ und wählen Sie die WLAN0-Schnittstelle aus. um das WLAN anzupassen.

Der Betriebsmodus wird in der wlan0-Konfiguration festgelegt, normalerweise STA-Modus (Wi-Fi-Client)Anschließend werden die verfügbaren Netzwerke gescannt oder die SSID manuell eingegeben, das WLAN-Passwort konfiguriert und die Verbindung aktiviert. Sobald die Änderungen übernommen wurden, trennt sich der Raspberry Pi vorübergehend vom Access Point und bezieht eine IP-Adresse vom Router.

Um weiterhin auf die Geräte zugreifen zu können, verwenden Sie nun die neue IP-Adresse, die vom Router zugewiesen wurde zum Raspberry Pi. Dadurch sind wir nicht mehr auf den RAK AP angewiesen und das Gateway verhält sich wie ein ganz normales Gerät im lokalen Netzwerk.

Aktivierung des Paketweiterleiters und Abrufen der EUI des Gateways

Nachdem der Internetzugang eingerichtet ist, kann der LoRaWAN-Dienst aktiviert werden. rakpios-cli Dieses Mal rufen Sie den Abschnitt „Dienste bereitstellen“ auf und wählen „Paketweiterleitung“.

Das Menü „Paketweiterleitung“ bietet Zugriff auf die Option „Umgebungsvariablen konfigurieren“, wobei Daten wie die Region (z. B. EU_868), die Schnittstelle (SPI, die vom Konzentrator RAK5146 verwendet wird), das Konzentratormodell und gegebenenfalls weitere bandspezifische Parameter angegeben werden.

Nachdem Sie die Änderungen gespeichert haben, kehren Sie zum vorherigen Menü zurück und wählen Sie „Dienst starten“ Um den Paketweiterleiter zu starten. In diesem Moment zeigt das System die EUI des Gateways an. Dies ist die eindeutige Kennung, die wir in der TTN-Konsole benötigen, um das Gateway zu registrieren.

Es lohnt sich, dies zu kopieren. EUI und speichern Sie es in einem KonfigurationsdokumentAnschließend erfolgt die Registrierung bei TTN analog zu der bei einem kommerziellen Gateway: Klicken Sie in der Konsole im Bereich Gateways auf Registrieren, geben Sie die EUI ein, wählen Sie die Region (EU868) aus und schließen Sie die Registrierung ab.

Registrierung von Anwendungen und Endgeräten in TTN

Sobald das Gateway in TTN als „Verbunden“ angezeigt wird, ist der nächste Schritt zum Anzeigen nützlicher Daten folgender: Anwendungen und Endgeräte registrierenDas Gateway selbst speichert keine nutzbaren Informationen; es leitet lediglich den Datenverkehr weiter. Die Anwendungen aggregieren die Daten von den Sensoren oder Trackern.

In TTN greifen Sie über die Konsole auf den Abschnitt zu, "Anwendungen" Es wird eine neue Anwendung erstellt, die eine ID und optional eine Beschreibung erhält. Diese Anwendung dient als Container für alle Endgeräte (Sensoren), die zum selben Projekt gehören.

Sobald die Anwendung erstellt ist, wird die Schaltfläche verwendet, um „Endgerät registrieren“ oder „Endgerät registrieren“ Zur Registrierung der einzelnen Sensoren ermöglicht TTN die Registrierung der Geräte durch manuelle Eingabe der Parameter oder, in einigen Fällen, mithilfe von Herstellervorlagen.

Bei manueller Eingabe von Werten wie z. B. DevEUI und AppKey mit automatischen Generierungsknöpfen, während die JoinEUI (entspricht AppEUI) Es kann sich um einen benutzerdefinierten Wert handeln (vorausgesetzt, er stimmt dann mit den Einstellungen auf dem Gerät überein).

Sobald das Formular ausgefüllt und die Registrierung bestätigt ist, zeigt TTN im Tab „Aktivierungsinformationen“ die notwendigen Parameter für die Konfiguration des Endgeräts an: DevEUI, JoinEUI/AppEUI und AppKey. Diese Daten müssen über das Konfigurationstool oder die serielle Schnittstelle in den LoRaWAN-Knoten (Sensor, Tracker usw.) eingegeben werden.

Beispiel mit Tabs TBHH100-868 Sensoren und Dragino Trackern

Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren Tabs TBHH100-868 Die Browan-Geräte sind ein typisches Beispiel für ein einfaches LoRaWAN-Gerät. Ihre Hauptfunktion besteht darin, regelmäßig Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und in einigen Fällen den Batteriestatus zu senden.

Diese Sensoren werden üblicherweise mit bereits programmierten LoRaWAN-Schlüsseln geliefert: AppKey, AppEUI und DevEUIDer Lieferant stellt üblicherweise ein Datenblatt oder Etikett mit diesen Werten bereit. Bei TTN müssen Sie lediglich eine Anwendung erstellen und die auf dem Datenblatt aufgeführten Zugangsdaten für jeden Sensor eingeben.

Die Datenübertragungslogik dieser Sensoren basiert üblicherweise auf Schwellenwerten: Sie senden Informationen in regelmäßigen Abständen oder bei wesentlichen Änderungen. (Zum Beispiel alle 60 Minuten, wenn keine Änderungen vorliegen, oder häufiger, wenn die Temperatur um ±2 °C oder die Luftfeuchtigkeit um ±5 % schwankt.) Es ist wichtig, diese Details zu kennen, um die Nachrichtenfrequenz in TTN richtig zu interpretieren.

Im Fall von Dragino-TrackerBei Geräten, die als GPS-Tracker verwendet werden, ist die Registrierung in TTN ähnlich: Die Geräte werden in der TTN-Anwendung mit ihren eindeutigen Schlüsseln angelegt und, falls gewünscht, werden erweiterte Tracker-Parameter (Sendeintervall, Dauer des Panikalarms usw.) mithilfe von AT-Befehlen über die serielle Schnittstelle angepasst.

Um diese Tracker über USB zu konfigurieren, verbinden Sie das Kabel mit dem PC, öffnen Sie ein serielles Terminal (115200 Baud) und senden Sie die AT-Befehle, wie im Handbuch angegebenWichtig ist dabei, dass die Befehle alle auf einmal eingefügt und nicht Zeichen für Zeichen abgetippt werden müssen, damit das Gerät sie richtig interpretiert.

Integration externer Geräte: Beispiel Loko Air-Einheit

Eine weitere häufige Situation ist die Integration spezifischer Geräte, wie zum Beispiel eines Loko Air Lüftungs- oder Klimatisierungseinheit, das mithilfe eines eigenen Desktop-Tools konfiguriert wird (zum Beispiel Loko Configuration Tool).

In diesem Fall ist der typische Ablauf wie folgt: Das endgültige Gerät wird in TTN erstellt, die Werte für DevEUI, JoinEUI und AppKey werden generiert (oder übernommen), und dann Diese drei Parameter werden in das Konfigurationstool des Herstellers eingegeben., wodurch die LoRaWAN-Option auf dem Gerät aktiviert wird.

Sobald die Konfiguration gesendet wurde, startet das Gerät neu und versucht, sich per OTAA (Over-The-Air-Aktivierung) mit dem TTN-Netzwerk zu verbinden. Sobald das Gateway den Verbindungsversuch erkennt und das Netzwerk ihn akzeptiert, zeigt die TTN-Konsole Folgendes an: Echtzeitmeldungen in der „Live-Daten“-Ansicht des Geräts.sowie der Standort auf der Karte, falls das Gerät GPS-Koordinaten sendet.

Nutzlastformatierer und Datendecoder

Um die von den Sensoren gesendeten Daten lesbar zu machen, ermöglicht TTN die Definition NutzlastformatiererIn einigen Fällen kann ein Standardformat wie CayenneLPP verwendet werden, das bestimmte Datentypen automatisch interpretiert.

Wenn das Gerät ein proprietäres Format verwendet, kann der Entwickler ein Benutzerdefinierter Decoder in JavaScript Das System empfängt die Rohdaten, wandelt sie in Hexadezimalzahlen um und wendet spezifische Funktionen an, um jeden Datentyp zu interpretieren (Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Barometer, GPS, Beschleunigungsmesser, Gyroskop, Magnetometer, Batteriespannung usw.).

Das typische Muster beinhaltet die Analyse eines "Flags" oder Kanalbezeichners am Anfang des Frames und die Anwendung der richtigen Formel auf die folgenden Bytes, abhängig von dessen Wert. wandeln Sie sie in physikalische Werte um.Schließlich gibt das Skript ein JSON-Objekt mit den interpretierten Variablen zurück (zum Beispiel, temperature, humidity, battery, latitude, longitude…), die TTN als lesbare Felder anzeigt.

Diese „bereits aufbereiteten“ Informationen können dann bei Integrationen mit externen Plattformen wie z. B. wiederverwendet werden. Node-RED, MQTT, Datacake-ähnliche Dashboards, MySQL-Datenbanken oder Cloud-Dienste wie ThingSpeak, ohne dass jede Nutzlast auf jedem System neu dekodiert werden muss.

Datenvisualisierung und -nutzung: von TTN bis Node-RED, Datacake und anderen

Sobald die Geräte Daten senden und TTN diese problemlos empfängt, beginnt der unterhaltsame Teil: Visualisierung und Nutzung von InformationenTTN bietet bereits eine Basiskonsole zur Anzeige von Datenverkehr und Daten von jedem Gerät an, üblicherweise werden die Daten jedoch in andere Plattformen integriert.

Eine weit verbreitete Option ist DatenkuchenDies ermöglicht die Erstellung öffentlicher oder privater Dashboards zur einfachen Anzeige von Werten wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, GPS-Position oder Akkustand. TTN konfiguriert die entsprechende Integration, sodass die dekodierten Daten automatisch an Datacake gesendet werden.

In fortgeschritteneren Umgebungen oder wenn Sie Geschäftslogik automatisieren möchten, ist die Verwendung von Node-RED zusammen mit MQTTTTN veröffentlicht Anwendungsdaten über einen MQTT-Broker, und Node-RED verarbeitet diese Daten, speichert sie in Datenbanken wie MySQL, löst Warnmeldungen aus, reagiert auf andere Geräte oder sendet sie an externe Systeme.

Diese Art der Integration ermöglicht den Aufbau komplette End-to-End-IoT-Lösungen mit vergleichsweise geringen Kosten: energieeffiziente LoRaWAN-Knoten, TTN-verbundene Gateways und ein flexibles Backend auf Basis von Node-RED, Datenbanken und Dashboards.

Es gibt sogar spezielle Kurse und Schulungsprogramme, die die gesamte Wertschöpfungskette abdecken: von der Gateway-Konfiguration und TTN-Registrierung über MQTT und Node-RED bis hin zur Speicherung und Analyse auf Plattformen wie MySQL oder ThingSpeak. Diese Kurse bieten Video-Lektionen und Unterstützung zur Beantwortung spezifischer Implementierungsfragen.

Zusammengenommen ermöglicht dieser gesamte Workflow – konfiguriertes Gateway, TTN als LoRaWAN-Server, ordnungsgemäß registrierte Anwendungen und Geräte, Payload-Decoder und Integrationstools – LoRaWAN-Projekten den Übergang von einfachen Labortests zu umfassenden Implementierungen. robuste und skalierbare Lösungen für die Praxis, geeignet zur jahrelangen Überwachung von Anlagen, Umgebungen, Infrastrukturen oder industriellen Prozessen mit minimalem Wartungsaufwand.

Die Konfiguration eines LoRaWAN-Gateways und des zugehörigen Ökosystems mag global betrachtet komplex erscheinen, lässt sich aber auf einige wenige Kernpunkte reduzieren: die Gewährleistung einer Robuste IP-KonnektivitätDie Wahl des richtigen Frequenzplans, die Verbindung des Gateways mit einem LoRaWAN-Server wie TTN, die Registrierung von Anwendungen und Geräten mit ihren Zugangsdaten sowie die Nutzung von Formatierern, Integrationen und Dashboards, um Rohdaten in nützliche und umsetzbare Informationen zu verwandeln.