- LoRaWAN 閘道器（IP、頻率和封包轉發器）的正確配置是連接任何節點網路到 TTN 的基礎。
- 向 TTN 註冊網關、應用程式和終端設備需要使用唯一識別碼和管理良好的 LoRaWAN 金鑰。
- 有效載荷格式化程式可讓您將原始資料轉換為儀表板、資料庫和整合中可讀的資訊。
- 將 TTN 與 Node-RED、MQTT 或 Datacake 等工具結合使用，可將 LoRaWAN 網路變成一個完整且可擴展的物聯網解決方案。
正確配置和最佳化LoRaWAN 閘道是確保任何基於此技術的物聯網專案正常運作的關鍵。僅僅插入設備然後祈禱一切順利是不夠的：除了註冊應用程式和終端設備之外，還必須關注硬體、IP 網路、資料包轉發器以及在 LoRaWAN 伺服器（例如The Things Network (TTN)）上的註冊。
本指南將一步一步、詳細地講解如何在各種實際場景中完整配置 LoRaWAN 網關：包括 RAK7289 或 Dragino LPS8 等商用網關、使用 Raspberry Pi 4B 和 RAK5146 集線器的 DIY 網關，以及如何在 TTN 中註冊 LoRaWAN 感測器（例如 GPS 追蹤器、濕度探頭 GPS 追蹤器）。我們的目標是，在閱讀本指南後，您將確切地知道該做什麼、在哪裡做以及需要檢查哪些內容，以確保一切正常運作。
配置 LoRaWAN 網關之前的基本概念和準備步驟
在開始修改選單之前，了解一個功能完善的 LoRaWAN 網路包含哪些要素至關重要：網關、LoRaWAN 伺服器、應用程式和終端設備。每個組件都有其自身的作用，並且需要滿足一定的最低參數才能與其他組件通訊。
實際上，大多數教育和實驗室計畫都依賴TTN 作為免費的公共伺服器。 TTN 提供了一個 Web 控制台，使用者可以透過該控制台註冊網關、建立應用程式以及註冊設備，以便使用唯一密鑰（DevEUI、AppEUI/JoinEUI、AppKey）安全地發送資料。
首先需要先明確的是，LoRaWAN 頻率必須與您所在地區相容。在歐洲，通常使用 868 MHz 頻段的頻率方案 (EU868)，而其他地區則使用不同的方案（例如 US915、AU915 等）。網關和 TTN 必須與該方案相容，或者簡單來說，必須在同一頻道上通訊。
至於終端設備，通常使用Dragino GPS 定位追蹤器進行定位，以及 Browan Tabs TBHH100-868 等溫濕度感測器。這些設備通常預先安裝了 LoRaWAN 憑證，可以直接註冊到 TTN，但建議您仔細查看並了解如何設定這些憑證。
最後，務必確保網關擁有穩定且安全的IP連接，無論是透過乙太網路線、Wi-Fi，甚至是4G/5G行動網路。如果沒有網路存取（或對應的廣域網路連線），網關將無法將LoRa封包轉送到伺服器。
商用閘道配置：RAK7289和Dragino LPS8
許多教育計畫使用商用網關，例如用於戶外的 RAK7289或用於室內的 Dragino LPS8。這兩款網關都配備基於 Web 的管理介面，用於配置 IP 網路設定以及與 TTN 或其他伺服器通訊所需的 LoRaWAN 參數。
在某些環境中，例如教育機構，RAK網關的初始配置可能已由機構自行完成（例如，中學），學生只需根據本地網路基礎設施調整網路設定（靜態IP或DHCP）。即便如此，建議熟悉所有步驟，以便在更換地點或伺服器時能夠重複這些步驟。
RAK網關上的IP網路設定（例如RAK7289）
使用網關的第一步是確保它能夠透過IP 位址存取本地網路和網際網路。對於 RAK 網關，這需要在管理選單的 WAN 網路部分進行設定。
在菜單上 網路 → 廣域網路介面 我們可以選擇網關是否作為 DHCP客戶端或靜態IP如果路由器保持在 DHCP 模式，網路路由器會自動指派 IP 位址。這簡化了操作，但之後需要使用網路掃描器（例如，使用 DHCP 工具）來尋找已指派的 IP 位址。 nmap任何 IP 掃描器或檢查連接性 Linux 中的 ping 操作或透過查閱路由器的 DHCP 伺服器表。
如果需要更精細的控制，強烈建議為網關指派一個有完整文件記錄的靜態 IP 位址。這樣，我們就能始終知道要使用哪個位址存取管理面板，並且在必要時更容易套用防火牆規則或遠端存取控制。
在教室或實驗室等擁有多個裝置的環境中，了解網關的乙太網路 MAC 位址和主機名稱也很有幫助。有時，DHCP 伺服器本身會列出這些資訊以及可識別的主機名稱（例如“RAK7289”），即使在使用 DHCP 的情況下，也能讓您一目了然地找到它。
透過受管 Wi-Fi 進行緊急訪問
如果我們因為任何原因無法在有線網路上找到網關的 IP 位址，許多 RAK 和 Dragino 型號都提供用於管理的整合 Wi-Fi 存取點。此存取點通常是開放的或使用預設憑證，可讓您將筆記型電腦或平板電腦直接連接到裝置。
連接到該 Wi-Fi 網路時，預設閘道 IP 位址通常是閘道本身的管理位址。透過 Web 瀏覽器存取該 IP 位址，我們可以存取管理介面，而無需依賴 DHCP、中間交換器或路由器——這在新部署或網路配置完全遺失的情況下非常有用。
然而，一旦設定完成，請務必停用管理 Wi-Fi 或加強其安全性。將開放或安全性低下的網路連接到網關等關鍵設備會造成明顯的安全漏洞，尤其是在網關位於室外或公共場所的情況下。
RAK網關的LoRaWAN配置和TTN註冊
IP網路設定完成後，下一步是將網關連接到LoRaWAN伺服器。在RAK網關上，通常可以在「LoRa網路」→「網路設定」→「封包轉發器」選單中找到此設置，您可以在此配置接收到的LoRa封包的轉送目標。
在該部分，我們需要找到並複製網關 EUI，它是網關的唯一識別碼。此值將用於在 TTN 控制台中註冊網關。建議將其（以及裝置的使用者名稱和密碼）儲存到文件中，這樣您就不必每次都查找它了。
若要將網關註冊到 TTN，請使用相應的憑證存取TTN 控制台。登入後，選擇正確的區域並轉到“網關”部分。在該部分，按一下“註冊網關”，輸入複製的 EUI，選擇相應的頻率方案（在歐洲，選擇 EU868），然後完成註冊程序。
在某些型號和韌體版本中，需要在 TTN 設定中啟用傳統資料包轉發器模式，以確保與網關軟體相容。您也可以指定覆蓋類型（室內/室外）和實體位置，以便網關在 TTN 地圖上正確顯示。
如果一切操作正確，TTN 控制台中的網關狀態將變為“已連接”，並且在“流量”選項卡中，當範圍內有設備進行傳輸時，將開始出現包含實時 LoRa 流量的消息。
Dragino LPS8 閘道管理：存取、Wi-Fi 和 IP
Dragino LPS8是相當常見的室內 LoRaWAN 網關，適用於測試和小規模部署。它基於 SX1308 集中器，並預先配置了適用於不同地理區域的各種頻率方案，包括 EU868 頻段。
該設備可透過SSH 和 HTTP進行管理。要透過 RJ-45 連接埠使用 SSH 或 HTTP 存取它，我們首先需要知道網路 DHCP 伺服器指派給它的 IP 位址。這時，使用 IP 位址掃描器、檢視路由器的 DHCP 位址表或類似工具就派上用場了。
最簡單的初始設定方法是使用LPS8 自身建立的 Wi-Fi 存取點。設備開機後，會廣播一個 SSID 為「dragino-xxxxx」的網路。預設密碼通常為“dragino+dragino”。連接此網路後，即可透過 Web 瀏覽器輸入 IP 位址 10.130.1.1 存取網關。
Web介面的初始憑證通常為使用者名稱「admin」和密碼「dragino」。強烈建議在一切就緒並運行後立即更改這些憑證，尤其是在您打算保持Wi-Fi存取點處於活動狀態或網關可從不受控制的網路存取的情況下。
Dragino LPS8 LoRaWAN 設定和 TTN 連結
在LPS8配置介面中，我們可以找到LoRa和LoRaWAN部分的專用選單。第一步是確認已選擇適合我們所在區域的正確頻率方案，例如，歐洲應選擇868 MHz。
在LoRaWAN選項卡中，您可以指定資料包轉送到的伺服器。在「服務提供者」下拉式功能表中，您可以選擇 TTN；在「伺服器位址」中，您可以選擇與 EU868 頻段關聯的歐洲 TTN 伺服器。 UDP 上行鏈路和下行鏈路連接埠通常預設為 1700，這在大多數情況下都是正確的。
在同一畫面上，會顯示網關 ID，這是我們在 TTN 控制台中註冊網關時將要使用的值。註冊流程與 RAK 非常相似：進入控制台，轉到“網關”，選擇“註冊網關”，輸入 ID，勾選（如果適用）是否使用傳統資料包轉發器，然後選擇相應的歐洲套餐。
如果我們想使用自己的 LoRaWAN 伺服器（例如 ChirpStack）而不是 TTN，則需要在此輸入其位址、連接埠和認證參數。但是，對於教學用途和許多個人專案而言，TTN 通常綽綽有餘。
在 Dragino 中設定 LAN、WAN 和 Wi-Fi WAN
在LPS8的網路標籤中，您會找到幾個子選項卡，可用於精確調整網關連接到本機網路和網際網路的方式。 LAN部分配置網關本身Wi-Fi存取點所使用的內部網路；它是一種本機「管理網路」。
最好不要更改預設的 LAN 配置；如果必須更改，請務必仔細記錄這些設置，因為如果 WAN 連線配置錯誤，這可能是唯一的存取途徑。 LPS8 的 LAN 可用作恢復管理存取權限的救援網路。
WAN部分定義了網關透過網路線連接時 RJ-45 連接埠將使用的 IP 位址。您可以選擇 DHCP 或指派靜態 IP 位址。在網路環境穩定的情況下，為 WAN 介面指派靜態 IP 位址是防止位址意外變更的最專業做法。
最後，Wi-Fi WAN部分允許網關以用戶端身分連接到現有的 Wi-Fi 網路。在這裡，您可以定義該介面的 IP 位址是靜態的還是透過 DHCP 取得的，並輸入 SSID、加密類型和密碼。
Wi-Fi標籤也會顯示並允許您設定Dragino自動產生的存取點（AP）。從安全角度來看，建議更改網路名稱和密碼，如果暫時不使用存取點，甚至可以將其停用，以減少攻擊面。
使用樹莓派 4 和 RAK5146 建置 DIY LoRaWAN 網關
除了商用網關之外，使用樹莓派和 RAK 集線器來建立自製 LoRaWAN 閘道也很常見。這種方法非常適合深入了解所有組件的連接方式，並且能夠建立一個靈活且可升級的系統。
這類專案中，通常使用樹莓派 4B作為系統核心，搭配一個 mPCIe 集線器（例如安裝在 RAK2287 Pi HAT 轉接器上的RAK5146）。然後，在此基礎上安裝一個專用的系統鏡像（例如 RAKPiOS），該鏡像已整合用於管理 LoRaWAN 元件的特定工具。
所需硬體和物理組裝
要建造這種 LoRaWAN 網關，您至少需要一台Raspberry Pi 4B 及其電源轉接器、一張至少 16 GB 的 microSD 卡、Pi HAT RAK2287、mPCIe 集線器 RAK5146 以及對應的 LoRa 和 GPS 天線。一組合適的螺絲和墊片也能幫助您固定所有組件。
首先將RAK5146 插入 RAK2287 HAT 的 mPCIe 插槽，通常以大約 45 度角插入，直到聽到喀嚓聲。然後，輕輕向下按壓卡，並用與 HAT 上的孔對齊的兩顆螺絲將其固定。
將集線器安裝到 HAT 上後，將 Pi HAT 放置在 Raspberry Pi 的 GPIO 引腳上，並用四個螺絲或支架固定以防止移動。這樣就形成了一個堅固的整體，可以防止連接器受力，並簡化在機殼或支架中的安裝。
最後，將LoRa 天線和 GPS 天線連接到集線器上對應的介面。記得，千萬不要在未連接天線的情況下啟動設備，否則可能會損壞集線器的射頻電路。
在 SD 卡上安裝 RAKPiOS
硬體組件安裝完畢後，下一步是準備樹莓派的作業系統。為此，請從 RAK 官方倉庫下載最新版本的RAKPiOS。此版本專為搭載 RAK 硬體的 LoRaWAN 閘道而設計。
使用Balena Etcher 或類似程式等刷機工具將 RAKPiOS 鏡像寫入 microSD 卡。典型步驟包括：選擇下載的鏡像文件，選擇目標卡，啟動「Flash」程序，等待程序完成並驗證資料。
刷寫過程完成後，將卡片從讀卡機中取出，插入樹莓派的microSD卡槽。然後，只需連接電源（如果需要，還可以連接乙太網路線），樹莓派即可啟動進入RAKPiOS系統。
首次啟動、SSH 存取和密碼更改
首次啟動時，RAKPiOS 通常會建立一個SSID 類型為 RAK_XXXX 的 Wi-Fi 存取點，其中 XXXX 對應於 Raspberry Pi MAC 位址的最後幾位數字。該接入點的初始密碼通常為「rakwireless」。連接此網路後，即可無線存取設備。
在這種模式下，樹莓派的預設 IP 位址通常是192.168.230.1。有了這個 IP 位址，我們可以使用預設憑證（通常是使用者名稱「rak」和密碼「changeme」）來開啟 SSH 連線（例如，在 Windows 上使用 PuTTY 或在 Linux/macOS 上使用終端）。
首次登入時，系統會出於安全考量提示您變更密碼。請勿跳過此步驟：只需輸入目前密碼，然後輸入兩次新密碼即可。
使用 rakpios-cli 設定網路連接
身份驗證成功後，下一步是設定網際網路存取。 RAKPiOS 包含一個名為rakpios-cli的設定實用程序，它集中管理大多數網路和服務選項。
打字 rakpios-cli 終端機中會出現一個文字選單，可透過鍵盤進行導覽。雖然最初可能會顯示警告或輕微錯誤，但您可以繼續按「確定」鍵，直到出現主要選項。從那裡，您可以訪問… 在「管理網路」中選擇 wlan0 介面 調整 Wi-Fi 設定。
在 wlan0 配置中，需要指定運作模式，通常為STA 模式（Wi-Fi 用戶端）。然後，掃描可用網路或手動輸入 SSID，設定 Wi-Fi 密碼，並啟用連線。更改生效後，樹莓派將暫時斷開與存取點的連接，並從網路路由器取得 IP 位址。
為了繼續存取該設備，現在使用路由器分配給樹莓派的新 IP 位址。這樣，我們就不再依賴 RAK 存取點，網關的行為就像本地網路上的其他裝置一樣。
啟動資料包轉發器並取得網關的EUI
網路連線建立後，就可以啟用 LoRaWAN 服務了。同樣使用rakpios-cli，導覽至「部署服務」部分，然後選擇「封包轉發器」。
在封包轉送器選單中，您可以存取「配置環境變數」選項，您可以在其中指定區域（例如 EU_868）、介面（SPI，即 RAK5146 集中器使用的介面）、集中器型號以及（如果適用）其他頻段特定參數等資料。
儲存變更後，返回上一個選單並選擇“啟動服務”以啟動封包轉發器。此時，系統將顯示網關的 EUI，這是我們在 TTN 控制台中註冊網關所需的唯一識別碼。
建議複製此EUI並將其儲存到設定檔中。然後在TTN中的註冊流程與商業網關相同：在控制台的“網關”部分，點擊“註冊”，輸入EUI，選擇區域（EU868），然後完成註冊。
在 TTN 中註冊應用程式和終端設備
當網關在 TTN 中顯示為「已連線」後，下一步是註冊應用程式和終端設備，才能查看有用資料。網關本身不儲存有用訊息，它只會轉發流量。數據聚合工作由應用程式完成，這些數據來自感測器或追蹤器。
在 TTN 中，從控制台存取「應用程式」部分，建立一個新應用程序，並為其指定一個 ID，也可以根據需要新增描述。此應用程式將作為與相同專案相關的所有終端設備（感測器）的容器。
應用程式建立完成後，可以使用「註冊終端設備」按鈕註冊每個感測器。 TTN 可讓您手動輸入參數來註冊設備，或者在某些情況下，可以使用製造商提供的範本。
對於手動設置，可以使用自動產生按鈕從控制臺本身產生DevEUI 和 AppKey等值，而JoinEUI（相當於 AppEUI）可以是使用者定義的值（前提是它與我們在裝置上配置的值相符）。
表格填寫完畢並確認註冊後，TTN 將在「啟動資訊」標籤中顯示配置終端設備所需的參數：DevEUI、JoinEUI/AppEUI 和 AppKey。這些資料必須使用 LoRaWAN 節點（感測器、追蹤器等）的配置工具或串列介面輸入到該節點中。
以 Tabs TBHH100-868 感測器和 Dragino 追蹤器為例
Browan TBHH100-868溫濕度感測器是典型的LoRaWAN設備。其主要功能是定期發送溫度、相對濕度以及（在某些情況下）電池狀態資訊。
這類感測器通常預先安裝了 LoRaWAN 金鑰：AppKey、AppEUI 和 DevEUI。供應商通常會提供包含這些值的資料表或標籤。使用 TTN，您只需建立一個應用程序，並為每個感測器輸入資料表上列出的憑證即可。
這些感測器的資料傳輸邏輯通常基於閾值：它們會按設定的時間間隔或發生顯著變化時發送訊息（例如，如果沒有變化，則每 60 分鐘發送一次；如果溫度變化 ±2 °C 或濕度變化 ±5%，則會更頻繁地發送）。理解這些細節對於正確解讀 TTN 中的訊息頻率至關重要。
對於用作 GPS 定位器的Dragino 追蹤器，在 TTN 中的註冊方式類似：在 TTN 應用程式中建立設備，並為其提供唯一的金鑰；如果需要，可以使用串列埠透過 AT 指令調整高階追蹤器參數（傳送間隔、緊急警報持續時間等）。
若要透過 USB 設定這些追蹤器，請將數據線連接到您的電腦，開啟串列終端（波特率 115200），然後發送手冊中指示的 AT 命令。請務必注意，必須一次輸入所有命令，而不是逐個字元輸入，設備才能正確解析。
外部設備整合：Loko Air 設備範例
另一種常見的情況是整合特定設備，例如通風或環境控制單元（如 Loko Air），該單元使用其自己的桌面工具（例如 Loko 配置工具）進行配置。
在這種情況下，典型的流程是：在 TTN 中建立最終設備，產生（或取得）DevEUI、JoinEUI 和 AppKey 值，然後將這三個參數輸入到製造商的設定工具中，從而在設備上啟用 LoRaWAN 選項。
配置發送完畢後，設備將重新啟動並嘗試使用 OTAA（空中啟動）方式加入 TTN 網路。當網關偵測到連線嘗試且網路接受連線後， TTN 控制台上裝置的「即時資料」視圖中將顯示即時訊息，如果裝置發送了 GPS 座標，地圖上也會顯示裝置位置。
酬載格式化器和資料解碼器
為了確保感測器發送的資料可讀，TTN 允許您定義有效載荷格式化程序。在某些情況下，可以使用標準格式，例如 CayenneLPP，它可以自動解析特定類型的資料。
當裝置使用專有格式時，開發人員可以建立一個自訂 JavaScript 解碼器，該解碼器接收原始字節，將其轉換為十六進制，並應用特定函數來解釋每種資料類型（濕度、溫度、氣壓計、GPS、加速度計、陀螺儀、磁力計、電池電壓等）。
典型的模式是分析幀開頭處的“標誌”或通道標識符，並根據其值，將正確的公式應用於後續位元組。 將它們轉換為物理值最後，腳本傳回一個包含已解釋變數的 JSON 物件（例如， temperature, humidity, battery, latitude, longitude…），TTN 會將其顯示為可讀欄位。
然後，這些「已經消化」的資訊可以重新用於與外部平台（如Node-RED、MQTT、Datacake 類型的儀表板、MySQL 資料庫或ThingSpeak 等雲端服務）的集成，而無需在每個系統中再次解碼每個有效負載。
資料視覺化與應用：從 TTN 到 Node-RED、Datacake 等
一旦設備開始發送數據，TTN 也能夠無縫接收數據，精彩的部分就開始了：視覺化和分析這些資訊。 TTN 已經提供了一個基本的控制台，用於查看來自每個設備的流量和數據，但更常見的做法是將數據與其他平台整合。
Datacake是一個常用的選擇，它允許您建立公共或私人儀表板，以使用者友好的方式可視化溫度、濕度、GPS 位置或電池狀態等數值。 TTN 配置了相應的集成，以便解碼後的資料自動發送到 Datacake。
在更高階的環境或自動化業務邏輯時，通常會將Node-RED 與 MQTT 結合使用。 TTN 透過 MQTT 代理程式發布應用程式數據，而 Node-RED 則接收這些數據進行處理，例如儲存在 MySQL 等資料庫中、觸發警報、控制其他設備或將其發送到外部系統。
這種整合方式可讓您以相對較低的成本建立完整的端對端物聯網解決方案：低功耗 LoRaWAN 節點、TTN 連接的網關以及基於 Node-RED、資料庫和儀表板的靈活後端。
甚至還有專門的課程和培訓專案涵蓋整個流程：從網關配置和 TTN 註冊，到 MQTT 和 Node-RED，再到 MySQL 或 ThingSpeak 等平台上的儲存和分析。這些課程提供影片教學和技術支持，解答具體的實施問題。
綜上所述，整個流程——配置好的網關、作為 LoRaWAN 伺服器的 TTN、正確註冊的應用程式和設備、有效載荷解碼器和整合工具——使 LoRaWAN 專案能夠從簡單的實驗室測試過渡到部署為強大且可擴展的實際解決方案，適用於監控資產、環境、基礎設施或工業流程多年，且維護量極少。
從全球角度來看，配置 LoRaWAN 網關及其相關生態系統可能看起來很複雜，但歸根結底可以歸結為幾個關鍵支柱：確保強大的 IP 連接、正確選擇頻率方案、將網關連接到 LoRaWAN 伺服器（例如 TTN）、使用其憑證註冊應用程式和設備，以及利用程式、整合和儀表板將原始資料轉換為有用且可操作的見解。