Hướng dẫn thiết lập cổng LoRaWAN với The Things Network

Informatec Digital » Recursos » Hướng dẫn đầy đủ về cấu hình cổng LoRaWAN với TTN

Cấu hình chính xác của cổng LoRaWAN (IP, tần số và bộ chuyển tiếp gói) là nền tảng để kết nối bất kỳ mạng nút nào với TTN.
Việc đăng ký các cổng, ứng dụng và thiết bị đầu cuối với TTN yêu cầu sử dụng các mã định danh duy nhất và các khóa LoRaWAN được quản lý tốt.
Các công cụ định dạng dữ liệu cho phép bạn chuyển đổi dữ liệu thô thành thông tin dễ đọc cho bảng điều khiển, cơ sở dữ liệu và các hệ thống tích hợp.
Việc kết hợp TTN với các công cụ như Node-RED, MQTT hoặc Datacake biến mạng LoRaWAN thành một giải pháp IoT hoàn chỉnh và có khả năng mở rộng.

Cấu hình cổng LoRaWAN

Việc thiết lập và tinh chỉnh cổng LoRaWAN được cấu hình đúng cách là chìa khóa để đảm bảo bất kỳ dự án IoT nào dựa trên công nghệ này hoạt động chính xác. Chỉ đơn giản cắm thiết bị vào và hy vọng mọi thứ hoạt động tốt là chưa đủ: bạn cần quản lý cẩn thận phần cứng, mạng IP, bộ chuyển tiếp gói tin và đăng ký nó với máy chủ LoRaWAN như The Things Network (TTN) , cũng như đăng ký các ứng dụng và thiết bị đầu cuối.

Xuyên suốt hướng dẫn này, bạn sẽ thấy từng bước một và rất chi tiết cách cấu hình hoàn chỉnh một cổng LoRaWAN trong nhiều tình huống thực tế khác nhau: các cổng thương mại như RAK7289 hoặc Dragino LPS8, một cổng tự chế với Raspberry Pi 4B và hub RAK5146, và việc đăng ký các cảm biến LoRaWAN (thiết bị theo dõi GPS, đầu dò nhiệt độ và độ ẩm, v.v.) trong TTN. Mục tiêu là, khi bạn đọc xong, bạn sẽ biết chính xác phải làm gì, làm ở đâu và cần kiểm tra những gì để đảm bảo mọi thứ hoạt động chính xác.

Các khái niệm cơ bản và các bước chuẩn bị trước khi cấu hình cổng LoRaWAN

Cấu hình cổng thương mại: RAK7289 và Dragino LPS8

Ví dụ cấu hình LoRaWAN

Nhiều dự án giáo dục sử dụng các thiết bị cổng thương mại như RAK7289 cho sử dụng ngoài trời hoặc Dragino LPS8 cho sử dụng trong nhà . Cả hai đều đi kèm với giao diện quản lý dựa trên web, nơi cấu hình các cài đặt mạng IP và các tham số LoRaWAN cần thiết để giao tiếp với TTN hoặc các máy chủ khác.

Trong một số môi trường, chẳng hạn như các cơ sở giáo dục, cấu hình ban đầu của cổng RAK có thể đã được chính cơ sở đó hoàn tất (ví dụ: trường trung học), và sinh viên chỉ cần điều chỉnh cài đặt mạng (địa chỉ IP tĩnh hoặc DHCP) cho phù hợp với cơ sở hạ tầng cục bộ. Tuy nhiên, vẫn nên nắm rõ tất cả các bước để có thể lặp lại chúng khi thay đổi địa điểm hoặc máy chủ.

Cấu hình mạng IP trên các thiết bị cổng RAK (ví dụ: RAK7289)

Bước đầu tiên và quan trọng nhất khi làm việc với thiết bị gateway là đảm bảo nó có quyền truy cập IP vào mạng cục bộ và internet . Đối với các thiết bị gateway RAK, việc này được cấu hình trong menu quản trị, trong phần mạng WAN.

Trên menu Mạng → Giao diện WAN Chúng ta có thể lựa chọn xem cổng thanh toán sẽ hoạt động như thế nào. Máy khách DHCP hoặc với địa chỉ IP tĩnhNếu để ở chế độ DHCP, bộ định tuyến mạng sẽ tự động gán địa chỉ IP. Điều này giúp đơn giản hóa mọi thứ, nhưng yêu cầu phải tìm ra địa chỉ IP đã được gán sau đó bằng cách sử dụng trình quét mạng (ví dụ: với...) nmapbất kỳ trình quét IP nào hoặc kiểm tra kết nối với ping trong Linux) hoặc bằng cách tham khảo bảng máy chủ DHCP của bộ định tuyến.

Nếu cần kiểm soát chặt chẽ hơn, chúng tôi đặc biệt khuyên dùng địa chỉ IP tĩnh được ghi chép đầy đủ cho cổng kết nối. Bằng cách này, chúng ta sẽ luôn biết địa chỉ nào cần sử dụng để truy cập bảng điều khiển quản trị, và việc áp dụng các quy tắc tường lửa hoặc kiểm soát truy cập từ xa sẽ dễ dàng hơn nếu cần thiết.

Trong môi trường có nhiều thiết bị, chẳng hạn như phòng học hoặc phòng thí nghiệm, việc biết địa chỉ MAC Ethernet và tên máy chủ của cổng kết nối cũng rất hữu ích. Đôi khi, máy chủ DHCP tự liệt kê thông tin này cùng với một tên máy chủ dễ nhận biết (ví dụ: "RAK7289"), cho phép bạn xác định vị trí của nó một cách nhanh chóng ngay cả khi đang sử dụng DHCP.

Truy cập khẩn cấp thông qua Wi-Fi được quản lý.

Nếu vì bất kỳ lý do nào mà chúng ta không thể xác định được địa chỉ IP của thiết bị gateway trên mạng dây, nhiều mẫu RAK và Dragino cung cấp điểm truy cập Wi-Fi tích hợp để quản lý . Điểm truy cập này thường ở chế độ mở hoặc sử dụng thông tin đăng nhập mặc định, cho phép bạn kết nối máy tính xách tay hoặc máy tính bảng trực tiếp với thiết bị.

Khi kết nối với mạng Wi-Fi đó, địa chỉ IP mặc định của cổng thường là địa chỉ quản lý của chính cổng đó. Bằng cách truy cập địa chỉ IP đó thông qua trình duyệt web, chúng ta có thể truy cập giao diện quản lý mà không cần dựa vào DHCP, các thiết bị chuyển mạch trung gian hoặc bộ định tuyến — điều này rất hữu ích trong các triển khai mới hoặc nếu cấu hình mạng đã bị mất hoàn toàn.

Tuy nhiên, sau khi quá trình thiết lập hoàn tất, điều quan trọng là phải vô hiệu hóa mạng Wi-Fi quản trị hoặc tăng cường bảo mật cho nó . Việc để một mạng mở hoặc bảo mật kém kết nối với một thiết bị quan trọng như cổng mạng (gateway) sẽ tạo ra lỗ hổng bảo mật rõ ràng, đặc biệt nếu cổng mạng được đặt ngoài trời hoặc ở nơi công cộng.

Cấu hình LoRaWAN và đăng ký TTN của cổng RAK

Sau khi đã xác định được mạng IP, bước tiếp theo là kết nối cổng với máy chủ LoRaWAN. Trên các cổng RAK, thao tác này thường được thực hiện trong menu Mạng LoRa → Cài đặt mạng → Bộ chuyển tiếp gói , nơi bạn cấu hình đích đến mà các gói LoRa nhận được sẽ được gửi tới.

Trong phần đó, chúng ta cần tìm và sao chép Gateway EUI , đây là mã định danh duy nhất của cổng kết nối. Giá trị này sau đó sẽ được sử dụng để đăng ký cổng kết nối trong bảng điều khiển TTN. Tốt nhất là nên lưu nó vào một tài liệu (cùng với tên người dùng và mật khẩu của thiết bị) để bạn không phải tìm kiếm nó mỗi lần.

IBM PC: Máy tính cá nhân đầu tiên

Để đăng ký cổng kết nối với TTN, hãy truy cập Bảng điều khiển TTN bằng thông tin đăng nhập phù hợp. Sau khi đăng nhập, chọn khu vực chính xác và vào mục "Cổng kết nối". Tại đó, nhấp vào "Đăng ký cổng kết nối", nhập EUI đã sao chép, chọn gói tần số phù hợp (ở Châu Âu, EU868) và hoàn tất quá trình đăng ký.

Ở một số kiểu máy và phiên bản firmware, cần phải bật chế độ chuyển tiếp gói tin cũ trong cài đặt TTN để đảm bảo khả năng tương thích với phần mềm cổng kết nối. Bạn cũng có thể chỉ định loại vùng phủ sóng (trong nhà/ngoài trời) và vị trí vật lý để cổng kết nối hiển thị chính xác trên bản đồ TTN.

Nếu mọi thứ được thực hiện đúng cách, trạng thái cổng trong bảng điều khiển TTN sẽ chuyển sang "Đã kết nối" và trong tab Lưu lượng , các thông báo về lưu lượng LoRa thời gian thực sẽ bắt đầu xuất hiện khi có thiết bị đang truyền dữ liệu trong phạm vi.

Quản lý cổng Dragino LPS8: Truy cập, Wi-Fi và IP

Dragino LPS8 là một thiết bị cổng LoRaWAN trong nhà khá phổ biến, dùng để thử nghiệm và triển khai quy mô nhỏ. Nó dựa trên bộ tập trung SX1308 và được cấu hình sẵn với nhiều kế hoạch tần số khác nhau cho các khu vực địa lý khác nhau, bao gồm cả băng tần EU868.

Thiết bị này có thể được quản lý thông qua cả SSH và HTTP . Để truy cập thiết bị qua SSH hoặc HTTP thông qua cổng RJ-45, trước tiên chúng ta cần biết địa chỉ IP được máy chủ DHCP của mạng gán cho nó. Một lần nữa, đây là lúc việc sử dụng phần mềm quét IP, kiểm tra bảng DHCP của bộ định tuyến hoặc một công cụ tương tự trở nên hữu ích.

Cách đơn giản nhất để thiết lập ban đầu là sử dụng điểm truy cập Wi-Fi do chính LPS8 tạo ra . Khi được bật nguồn, thiết bị sẽ phát sóng một mạng với SSID có dạng “dragino-xxxxx”. Mật khẩu mặc định thường là “dragino+dragino”. Sau khi kết nối với mạng này, bạn có thể truy cập cổng kết nối thông qua trình duyệt web bằng cách nhập địa chỉ IP 10.130.1.1.

Thông tin đăng nhập ban đầu cho giao diện web thường là tên người dùng “admin” và mật khẩu “dragino” . Bạn nên thay đổi thông tin đăng nhập này ngay sau khi mọi thứ được thiết lập và hoạt động, đặc biệt nếu bạn định để điểm truy cập Wi-Fi hoạt động liên tục hoặc nếu cổng kết nối có thể truy cập được từ các mạng không được kiểm soát.

Cài đặt LoRaWAN và liên kết TTN cho Dragino LPS8

Trong giao diện cấu hình LPS8, chúng ta tìm thấy một menu cụ thể dành cho các phần LoRa và LoRaWAN. Bước đầu tiên là xác minh rằng kế hoạch tần số chính xác cho khu vực của chúng ta đã được chọn , ví dụ: 868 MHz cho châu Âu.

Trong tab LoRaWAN , bạn chỉ định máy chủ mà các gói tin sẽ được chuyển tiếp đến. Trong menu thả xuống "nhà cung cấp dịch vụ", bạn có thể chọn TTN, và trong "địa chỉ máy chủ", bạn chọn máy chủ TTN châu Âu được liên kết với băng tần EU868. Các cổng UDP đường lên và đường xuống thường được đặt mặc định là 1700, điều này là chính xác trong hầu hết các trường hợp.

Trên cùng màn hình đó, ID Cổng (Gateway ID) được hiển thị , đây là giá trị chúng ta sẽ sử dụng trong bảng điều khiển TTN khi đăng ký cổng. Quá trình đăng ký diễn ra tương tự như RAK: bạn vào bảng điều khiển, vào mục “Cổng” (Gateways), chọn “đăng ký cổng”, nhập ID, chọn (nếu có) việc sử dụng bộ chuyển tiếp gói tin cũ và chọn gói cước Châu Âu tương ứng.

Nếu muốn sử dụng máy chủ LoRaWAN riêng, chẳng hạn như ChirpStack , thay vì TTN, chúng ta sẽ nhập địa chỉ, cổng và các tham số xác thực của nó vào đây. Tuy nhiên, đối với mục đích giáo dục và nhiều dự án cá nhân, TTN thường là quá đủ.

Định cấu hình mạng LAN, WAN và Wi-Fi WAN trong Dragino

Trong tab mạng của LPS8, bạn sẽ tìm thấy một số tab phụ cho phép bạn điều chỉnh chính xác cách thiết bị kết nối với mạng cục bộ và internet. Phần LAN cấu hình mạng nội bộ được sử dụng bởi điểm truy cập Wi-Fi của chính thiết bị; nó là một loại "mạng quản lý" cục bộ.

Tốt nhất là không nên thay đổi cấu hình mạng LAN mặc định , hoặc nếu có thay đổi, hãy ghi chép cẩn thận các thiết lập đó, vì đây có thể là cách duy nhất để truy cập nếu kết nối WAN bị cấu hình sai. Mạng LAN của LPS8 hoạt động như một mạng dự phòng để khôi phục quyền truy cập quản trị.

Phần WAN xác định địa chỉ IP mà cổng RJ-45 sẽ sử dụng khi thiết bị gateway được kết nối qua cáp. Bạn có thể chọn DHCP hoặc gán địa chỉ IP tĩnh. Trong môi trường ổn định, việc gán địa chỉ IP tĩnh cho giao diện WAN là cách tiếp cận chuyên nghiệp nhất để tránh những thay đổi địa chỉ không mong muốn.

Cuối cùng, phần Wi-Fi WAN cho phép thiết bị gateway kết nối như một máy khách với mạng Wi-Fi hiện có. Tại đây, bạn xác định xem địa chỉ IP của giao diện đó sẽ là tĩnh hay được cấp qua DHCP, và bạn nhập SSID, loại mã hóa và mật khẩu.

Tab Wi-Fi cũng hiển thị và cho phép bạn cấu hình điểm truy cập (AP) mà Dragino tự động tạo ra . Về mặt bảo mật, nên thay đổi tên mạng và mật khẩu, hoặc thậm chí vô hiệu hóa AP nếu không sử dụng, để giảm thiểu nguy cơ bị tấn công.

Xây dựng cổng LoRaWAN tự chế với Raspberry Pi 4 và RAK5146

Bên cạnh các thiết bị cổng thương mại, việc tự chế tạo cổng LoRaWAN bằng Raspberry Pi và RAK hub cũng rất phổ biến . Cách tiếp cận này rất phù hợp để tìm hiểu sâu về cách kết nối của tất cả các thành phần và để có một hệ thống linh hoạt và dễ nâng cấp.

Trong loại dự án này, Raspberry Pi 4B thường được sử dụng làm bộ não của hệ thống, cùng với một hub mPCIe như RAK5146 được gắn trên bộ chuyển đổi RAK2287 Pi HAT. Sau đó, một ảnh hệ thống chuyên dụng, chẳng hạn như RAKPiOS, được cài đặt trên nền tảng này, ảnh hệ thống này đã tích hợp sẵn các tiện ích cụ thể để quản lý thành phần LoRaWAN.

Các phần cứng và công đoạn lắp ráp vật lý cần thiết

Để xây dựng loại cổng LoRaWAN này, bạn sẽ cần ít nhất một Raspberry Pi 4B kèm nguồn điện , một thẻ nhớ microSD dung lượng tối thiểu 16 GB, Pi HAT RAK2287, hub mPCIe RAK5146, và các ăng-ten LoRa và GPS tương ứng. Một bộ ốc vít và trụ đỡ tốt cũng sẽ giúp cố định mọi thứ.

Quá trình bắt đầu bằng cách lắp RAK5146 vào khe cắm mPCIe của RAK2287 HAT , thường là ở góc khoảng 45 độ, cho đến khi nghe thấy tiếng tách. Sau đó, nhẹ nhàng ấn thẻ xuống và cố định bằng hai ốc vít thẳng hàng với các lỗ trên HAT.

Máy trạm Intel Xeon và NVIDIA RTX Pro 6000 dành cho Trí tuệ nhân tạo và Điện toán hiệu năng cao (HPC).

Sau khi gắn hub lên HAT, Pi HAT được đặt lên trên các chân GPIO của Raspberry Pi và cố định bằng bốn ốc vít hoặc trụ đỡ để tránh dịch chuyển. Điều này tạo ra một khối cứng chắc giúp giảm áp lực lên các đầu nối và đơn giản hóa việc lắp đặt trong vỏ hoặc giá đỡ.

Cuối cùng, hãy kết nối ăng-ten LoRa và ăng-ten GPS vào các đầu nối tương ứng trên bộ điều khiển trung tâm. Điều cực kỳ quan trọng là không bao giờ được bật thiết bị khi chưa kết nối ăng-ten, vì điều này có thể làm hỏng tầng RF của bộ điều khiển trung tâm.

Cài đặt RAKPiOS lên thẻ SD

Sau khi hoàn tất các thành phần vật lý, bước tiếp theo là chuẩn bị hệ điều hành cho Raspberry Pi. Để làm điều này, hãy tải xuống phiên bản RAKPiOS mới nhất từ kho lưu trữ chính thức của RAK . Phiên bản này được thiết kế đặc biệt cho các cổng LoRaWAN sử dụng phần cứng RAK.

Hình ảnh RAKPiOS được ghi vào thẻ nhớ microSD bằng công cụ ghi flash như Balena Etcher hoặc chương trình tương tự . Quy trình thông thường bao gồm chọn hình ảnh đã tải xuống, chọn thẻ đích và khởi chạy chương trình "Flash", chờ quá trình hoàn tất và dữ liệu được xác minh.

Sau khi quá trình ghi hình ảnh hoàn tất, hãy lấy thẻ ra khỏi đầu đọc và lắp vào khe cắm microSD của Raspberry Pi . Từ đó, chỉ cần kết nối nguồn điện (và nếu muốn, cáp Ethernet) để Pi khởi động vào RAKPiOS.

Khởi động lần đầu, truy cập SSH và thay đổi mật khẩu.

Khi khởi động lần đầu, RAKPiOS thường tạo một điểm truy cập Wi-Fi với SSID có dạng RAK_XXXX , trong đó XXXX tương ứng với các chữ số cuối cùng của địa chỉ MAC của Raspberry Pi. Mật khẩu ban đầu cho điểm truy cập thường là "rakwireless". Bằng cách kết nối với mạng này, bạn có thể truy cập thiết bị không dây.

Địa chỉ IP mặc định của Raspberry Pi ở chế độ này thường là 192.168.230.1 . Với địa chỉ IP này, chúng ta có thể mở kết nối SSH (ví dụ: bằng PuTTY trên Windows hoặc từ terminal trên Linux/macOS) bằng thông tin đăng nhập mặc định, thường là tên người dùng “rak” và mật khẩu “changeme”.

Lần đầu đăng nhập, hệ thống sẽ yêu cầu bạn thay đổi mật khẩu vì lý do bảo mật . Đây là bước bạn không nên bỏ qua: chỉ cần nhập mật khẩu hiện tại của bạn và sau đó nhập mật khẩu mới hai lần.

Thiết lập kết nối internet bằng rakpios-cli

Sau khi xác thực thành công, bước tiếp theo là cấu hình truy cập internet. RAKPiOS bao gồm một tiện ích cấu hình có tên rakpios-cli , tập trung hầu hết các tùy chọn mạng và dịch vụ.

Đánh máy rakpios-cli Một menu dạng văn bản sẽ xuất hiện trong cửa sổ terminal, có thể điều hướng bằng bàn phím. Mặc dù ban đầu có thể hiển thị cảnh báo hoặc lỗi nhỏ, bạn vẫn có thể tiếp tục nhấn "OK" cho đến khi đến được các tùy chọn chính. Từ đó, bạn có thể truy cập... Chọn “Mạng được quản lý” và chọn giao diện wlan0. để điều chỉnh Wi-Fi.

Trong phần cấu hình wlan0, chế độ hoạt động được chỉ định, thường là Chế độ STA (Máy khách Wi-Fi) . Sau đó, hệ thống sẽ quét các mạng khả dụng hoặc nhập thủ công SSID, cấu hình mật khẩu Wi-Fi và kích hoạt kết nối. Sau khi các thay đổi được áp dụng, Raspberry Pi sẽ tạm thời ngắt kết nối khỏi điểm truy cập và nhận địa chỉ IP từ bộ định tuyến mạng.

Để tiếp tục truy cập thiết bị, địa chỉ IP mới được bộ định tuyến gán cho Raspberry Pi sẽ được sử dụng. Bằng cách này, chúng ta không còn phụ thuộc vào điểm truy cập RAK nữa, và cổng kết nối hoạt động như bất kỳ thiết bị nào khác trên mạng cục bộ.

Kích hoạt bộ chuyển tiếp gói tin và lấy mã định danh người dùng cuối (EUI) của cổng.

Sau khi thiết lập kết nối internet, đã đến lúc kích hoạt dịch vụ LoRaWAN. Một lần nữa, sử dụng rakpios-cli, điều hướng đến mục "Deploy Services" và chọn "Packet Forwarder".

Trong menu Bộ chuyển tiếp gói, bạn có thể truy cập tùy chọn "Cấu hình biến môi trường" , nơi bạn chỉ định các dữ liệu như khu vực (ví dụ: EU_868), giao diện (SPI, là giao diện được bộ tập trung RAK5146 sử dụng), kiểu bộ tập trung và, nếu có, các tham số cụ thể cho từng băng tần khác.

Sau khi lưu các thay đổi, quay lại menu trước đó và chọn “Khởi động dịch vụ” để khởi động Trình chuyển tiếp gói. Lúc này, hệ thống sẽ hiển thị EUI của cổng, đây là mã định danh duy nhất mà chúng ta cần trong bảng điều khiển TTN để đăng ký cổng.

Bạn nên sao chép mã EUI này và lưu vào tài liệu cấu hình . Sau đó, quy trình đăng ký trong TTN tương tự như đối với cổng thanh toán thương mại: từ bảng điều khiển, trong phần Cổng thanh toán, nhấp vào đăng ký, nhập mã EUI, chọn khu vực (EU868) và hoàn tất đăng ký.

Đăng ký ứng dụng và thiết bị đầu cuối trong TTN

Khi cổng kết nối hiển thị trạng thái “Đã kết nối” trong TTN, bước tiếp theo để xem dữ liệu hữu ích là đăng ký các ứng dụng và thiết bị đầu cuối . Bản thân cổng kết nối không lưu trữ thông tin hữu ích; nó chỉ chuyển tiếp lưu lượng truy cập. Chính các ứng dụng mới tổng hợp dữ liệu từ các cảm biến hoặc thiết bị theo dõi.

Trong TTN, từ bảng điều khiển, truy cập vào mục "Ứng dụng" và tạo một ứng dụng mới, đặt cho nó một ID và, nếu muốn, một mô tả. Ứng dụng này sẽ đóng vai trò là nơi chứa tất cả các thiết bị đầu cuối (cảm biến) liên quan đến cùng một dự án.

Sau khi ứng dụng được tạo, nút "Đăng ký thiết bị đầu cuối" được sử dụng để đăng ký từng cảm biến. TTN cho phép bạn đăng ký thiết bị bằng cách nhập thủ công các thông số hoặc, trong một số trường hợp, sử dụng các mẫu của nhà sản xuất.

Đối với thiết lập thủ công, các giá trị như DevEUI và AppKey có thể được tạo trực tiếp từ bảng điều khiển bằng các nút tạo tự động, trong khi JoinEUI (tương đương với AppEUI) có thể là một giá trị do người dùng định nghĩa (miễn là giá trị đó khớp với cấu hình chúng ta thiết lập trên thiết bị).

Sau khi hoàn tất biểu mẫu và xác nhận đăng ký, TTN sẽ hiển thị các thông số cần thiết để cấu hình thiết bị đầu cuối trong tab "Thông tin kích hoạt": DevEUI, JoinEUI/AppEUI và AppKey. Đây là những dữ liệu cần được nhập vào nút LoRaWAN (cảm biến, thiết bị theo dõi, v.v.) bằng công cụ cấu hình hoặc giao diện nối tiếp của nó.

Ví dụ với cảm biến Tabs TBHH100-868 và thiết bị theo dõi Dragino.

Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm Browan TBHH100-868 là một ví dụ điển hình về thiết bị LoRaWAN đơn giản. Chức năng chính của chúng là định kỳ gửi dữ liệu về nhiệt độ, độ ẩm tương đối và trong một số trường hợp, cả trạng thái pin.

Các loại cảm biến này thường đi kèm với các khóa LoRaWAN đã được lập trình sẵn: AppKey, AppEUI và DevEUI . Nhà cung cấp thường cung cấp bảng dữ liệu hoặc nhãn có ghi các giá trị này. Với TTN, bạn chỉ cần tạo một ứng dụng và nhập thông tin đăng nhập được liệt kê trên bảng đó cho mỗi cảm biến.

Cách tìm hiểu card đồ họa của bạn và tận dụng tối đa sức mạnh của máy tính.

Logic truyền dữ liệu của các cảm biến này thường dựa trên ngưỡng: chúng gửi thông tin theo các khoảng thời gian nhất định hoặc khi có những thay đổi đáng kể xảy ra (ví dụ: cứ sau 60 phút nếu không có thay đổi, hoặc sớm hơn nếu nhiệt độ thay đổi ±2 °C hoặc độ ẩm thay đổi ±5%). Hiểu rõ những chi tiết này rất quan trọng để diễn giải chính xác tần suất gửi tin nhắn trong TTN.

Đối với các thiết bị theo dõi Dragino , được sử dụng như thiết bị định vị GPS, việc đăng ký trong TTN được thực hiện tương tự: các thiết bị được tạo trong ứng dụng TTN với khóa riêng của chúng và, nếu muốn, các thông số nâng cao của thiết bị theo dõi (khoảng thời gian gửi, thời lượng báo động khẩn cấp, v.v.) được điều chỉnh bằng các lệnh AT thông qua cổng nối tiếp.

Để cấu hình các thiết bị theo dõi này qua USB, hãy kết nối cáp với máy tính, mở cửa sổ dòng lệnh (115200 baud) và gửi các lệnh AT được chỉ dẫn trong sách hướng dẫn . Điều quan trọng cần lưu ý là các lệnh phải được nhập cùng một lúc, không được gõ từng ký tự một, để thiết bị có thể hiểu đúng.

Tích hợp các thiết bị ngoại vi: Ví dụ về thiết bị Loko Air

Một trường hợp phổ biến khác là tích hợp các thiết bị chuyên dụng, chẳng hạn như hệ thống thông gió hoặc điều khiển môi trường như Loko Air , được cấu hình bằng công cụ máy tính để bàn riêng (ví dụ: Loko Configuration Tool).

Trong trường hợp này, quy trình điển hình là: thiết bị cuối cùng được tạo trong TTN, các giá trị DevEUI, JoinEUI và AppKey được tạo (hoặc lấy), sau đó ba tham số này được nhập vào công cụ cấu hình của nhà sản xuất để kích hoạt tùy chọn LoRaWAN trên thiết bị.

Sau khi cấu hình được gửi đi, thiết bị sẽ khởi động lại và bắt đầu cố gắng kết nối với mạng TTN bằng phương thức OTAA (Kích hoạt qua mạng không dây). Khi cổng kết nối phát hiện nỗ lực kết nối và mạng chấp nhận, các thông báo thời gian thực sẽ xuất hiện trong mục "Dữ liệu trực tiếp" trên bảng điều khiển TTN của thiết bị , cùng với vị trí trên bản đồ nếu thiết bị gửi tọa độ GPS.

Bộ định dạng tải trọng và bộ giải mã dữ liệu

Để đảm bảo dữ liệu do các cảm biến gửi đi có thể đọc được, TTN cho phép bạn định nghĩa các bộ định dạng dữ liệu. Trong một số trường hợp, có thể sử dụng định dạng chuẩn, chẳng hạn như CayenneLPP, định dạng này tự động diễn giải một số loại dữ liệu nhất định.

Khi thiết bị sử dụng định dạng độc quyền, nhà phát triển có thể tạo bộ giải mã JavaScript tùy chỉnh để nhận các byte thô, chuyển đổi chúng sang dạng thập lục phân và áp dụng các hàm cụ thể để diễn giải từng loại dữ liệu (độ ẩm, nhiệt độ, áp suất khí quyển, GPS, gia tốc kế, con quay hồi chuyển, từ kế, điện áp pin, v.v.).

Quy trình điển hình bao gồm việc phân tích "cờ" hoặc mã định danh kênh ở đầu khung và, tùy thuộc vào giá trị của nó, áp dụng công thức chính xác cho các byte tiếp theo. chuyển đổi chúng thành các giá trị vật lýCuối cùng, đoạn mã sẽ trả về một đối tượng JSON chứa các biến đã được diễn giải (ví dụ: temperature, humidity, battery, latitude, longitude…), mà TTN sẽ hiển thị dưới dạng các trường có thể đọc được.

Thông tin "đã được xử lý" này sau đó có thể được tái sử dụng trong các tích hợp với các nền tảng bên ngoài như Node-RED, MQTT, bảng điều khiển kiểu Datacake, cơ sở dữ liệu MySQL hoặc các dịch vụ đám mây như ThingSpeak, mà không cần phải giải mã lại từng dữ liệu trong mỗi hệ thống.

Trực quan hóa và khai thác dữ liệu: từ TTN đến Node-RED, Datacake và các công cụ khác.

Khi các thiết bị bắt đầu gửi dữ liệu và TTN nhận dữ liệu một cách liền mạch, phần thú vị nhất bắt đầu: trực quan hóa và phân tích thông tin . TTN đã cung cấp một bảng điều khiển cơ bản để xem lưu lượng và dữ liệu từ mỗi thiết bị, nhưng việc tích hợp dữ liệu với các nền tảng khác phổ biến hơn.

Một lựa chọn phổ biến là Datacake , cho phép bạn tạo bảng điều khiển công khai hoặc riêng tư để trực quan hóa các giá trị như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí GPS hoặc trạng thái pin một cách thân thiện với người dùng. TTN cấu hình tích hợp tương ứng để dữ liệu đã giải mã được tự động gửi đến Datacake.

Trong các môi trường tiên tiến hơn hoặc khi tự động hóa logic nghiệp vụ, việc sử dụng Node-RED kết hợp với MQTT rất phổ biến . TTN xuất bản dữ liệu ứng dụng thông qua một máy chủ MQTT, và Node-RED sẽ tiêu thụ dữ liệu đó để xử lý, lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu như MySQL, kích hoạt cảnh báo, điều khiển các thiết bị khác hoặc gửi đến các hệ thống bên ngoài.

Kiểu tích hợp này cho phép bạn xây dựng các giải pháp IoT hoàn chỉnh từ đầu đến cuối với chi phí tương đối thấp: các nút LoRaWAN công suất thấp, cổng kết nối TTN và hệ thống phụ trợ linh hoạt dựa trên Node-RED, cơ sở dữ liệu và bảng điều khiển.

Thậm chí còn có các khóa học và chương trình đào tạo chuyên biệt bao quát toàn bộ chuỗi quy trình: từ cấu hình cổng thanh toán và đăng ký TTN, thông qua MQTT và Node-RED, đến lưu trữ và phân tích trên các nền tảng như MySQL hoặc ThingSpeak. Các khóa học này cung cấp các bài học video và hỗ trợ để giải đáp các câu hỏi cụ thể về triển khai.

Tóm lại, toàn bộ quy trình này—bao gồm cổng kết nối được cấu hình, TTN đóng vai trò là máy chủ LoRaWAN, các ứng dụng và thiết bị được đăng ký đúng cách, bộ giải mã dữ liệu và các công cụ tích hợp—cho phép các dự án LoRaWAN chuyển từ các thử nghiệm đơn giản trong phòng thí nghiệm sang triển khai thành các giải pháp thực tế mạnh mẽ và có khả năng mở rộng , phù hợp để giám sát tài sản, môi trường, cơ sở hạ tầng hoặc quy trình công nghiệp trong nhiều năm với mức bảo trì tối thiểu.

Nhìn từ góc độ tổng thể, việc cấu hình cổng LoRaWAN và hệ sinh thái liên quan có vẻ phức tạp, nhưng thực chất chỉ xoay quanh một vài trụ cột chính: đảm bảo kết nối IP mạnh mẽ , lựa chọn đúng gói tần số, kết nối cổng với máy chủ LoRaWAN như TTN, đăng ký ứng dụng và thiết bị với thông tin xác thực của chúng, và tận dụng các công cụ định dạng, tích hợp và bảng điều khiển để chuyển đổi dữ liệu thô thành thông tin chi tiết hữu ích và có thể hành động được.