LORA / LORAWAN 第十九節
LoRaWAN Concentrator
9 min readApr 10, 2021
這個章節我將會介紹如何使用LoRaWAN Concentrator自製一台LoRaWAN Gateway
由於Semtech推出新品SX1303 功能更多功耗更小，看完本文請接著參考這篇 HT1303 / SX1303 吧！
What is LoRaWAN Concentrator
什麼是LoRaWAN 集線器
- Concentrator = 集線器
- LoRaWAN Concentrator 是一個RF傳輸模組用來同時接收多個通道的LoRaWAN封包，它需要被整合到一個LoRaWAN的Gateway裡面當成LoRaWAN Gateway的RF前端。
Gateway 裡除了集線器還有什麼?
- Gateway Processor 處理器
擔任處理RF FRONT END 的訊息與控制，並轉換成UDP 方式透過WIFI, 3G/4G .. .etc 方式與Networker Server 連接
- Gateway 周邊
Gateway 周邊除了 處理器 包含轉換其他網路與供電需求的周邊迴路
- 我們使用過的HT-M01S為全功能LoRaWAN Gateway，已經整合Concentrator 與 Gateway處理器
- 本節要介紹的HT-M01為LoRaWAN Concentrator，需要與 Gateway處理器才能成為完整功能的LoRaWAN Gateway
自製LoRaWAN Gateway
使用 Concentrator 組合LoRaWAN Gateway
- 市面上有許多參照 Semtech設計指南製作的Concentrator都可以使用Semtech提供的window軟體PicoGW UI或是Semtech packet forwarder組成完整功能的LoRaWAN Gateway
- Heltec 提供”SX130x Module”與”HT-M01”作為LoRaWAN Concentrator 對應方案這裡我們只介紹 “HT-M01”
- “HT-M01” 與window 軟體 PicoGW UI 請參考這裡 https://heltec-automation-docs.readthedocs.io/en/latest/gateway/ht-m01/qucik_start.html#use-ht-m01-with-windows-sup-sup
- 使用單一功能的Concentrator可以提供系統較多客製化特性，可以依照實際案件活動調整LoRaWAN架構提供彈性與可靠度。
- 我們將介紹 “HT-M01”與”Raspberry PI ZERO” 整合
Integer HT-M01/RPI0 W
“HT-M01”與”Raspberry PI ZERO” 整合
- Raspberry PI ZERO W 為一個SoC, 整合 1GHz, single-core 32bit CPU , 512RAM,與WIFI/BT 網路
- 我們使用RPI 的SoC作為Gateway處理器與實作Backhaul (WIFI) UDP連接
Raspberry PI Zero W 軟體安裝
- 軟體安裝4步驟
- Install Raspbian OS
- Install LoRa Gateway drivers
- Install packet forwarder software
- Install Heltec “lrgateway” service
Install Raspbian OS
- Install Raspberry Pi Imager https://www.raspberrypi.org/software/
- 安裝步驟如圖示
- 選擇OS 為 “Raspberry Pi OS Lite (32bit) no desktop environment”
- 注意不要選錯要安裝SD Card的目標設備
- 安裝程式會跟你要讀取磁碟的權限才能開始燒錄
安裝好OS後就要設定讓RPI Zero W 連上網路
如何讓沒有螢幕與鍵盤的RPI Zero W連上網路
- 由於我們的RPI Zero W沒有螢幕與鍵盤，需要用遠端連線的方式進行操作。所以首先要讓它可以連上網路。
- 開啟VSCODE，在桌面生成一個名為ssh的檔案，不用副檔名，不用寫內容。
- 開啟VSCODE，在桌面生成一個名為wpa_supplicant.conf的檔案，內容填入
- 這時SD Card 應該已經燒錄完成，而且它還幫你退出了。按下CONTINUE 關閉 Raspberry Pi Imager。重新插拔SD Card 讓電腦再次讀到它！
- 這時桌面出現 boot磁碟與剛剛建立的兩個檔案 ssh 與 wpa_supplicant.conf。將檔案拖進去boot裡。然後退出boot磁碟。
將SD Card 放入Raspberry Pi Zero W
接下來連接上USB mirco 的線就可以供電，它自己就會連上內部網路了。下一步就是要如何在兩百多個IP裡找到它！
找到RPI Zero W的 IP address
- 在電腦的終端機頁面上使用: Ping raspberry.local
- 或者使用手機APP “Net Analyzer” ,到iOS app store 或 Google play 下載。 一樣找到Ping這個功能: Ping “ raspberry.local”
硬體安裝
HT-M01 與Raspberry Pi Zero W 整合
- 方法一：使用 USB 連接，這需要一條兩頭都是USB mirco的線(品質好一點的線)
- 方法二：SPI interface 連接可以自行拉線施作
- 方法三：使用Heltec 提供的轉接板連接 (我只介紹這種方法)
不要忘記電源拔掉後在施作喔！
接下來的動作都要使用電腦的終端機命令
- 登入 RPI Zero W (ssh pi@192.168.43.93)
- 如果你進入系統時遇到這個問題
“IT IS POSSIBLE THAT SOMEONE IS DOING SOMETHING NASTY!”
遇到這問題代表這台電腦以前曾經連上過這個IP
- 解法：ssh-keygen -R 192.168.43.93
接下來就可以進入RPI ZeroW
- 填yes
- default password : raspberry
使用default password進入後首先就要更新系統
1.修改密碼
2.開啟 SPI 讓 RPI Zero W可以與HT-M01通訊
3.修改時區
4.擴展檔案系統
RPI 安裝軟體
首先要更新一下系統，然後安裝Git。接下來就可以安裝LoRa相關軟體
- 安裝 Semtech SX1301/1308 Driver
- 安裝 Semtech Package Forwarder
- 安裝 Heltec Driver 方便設定整合
下面是command line 的 manual 可以請依照說明來安裝
