Что такое шлюз LoRaWAN?

Шлюз LoRaWAN — это основной аппаратный компонент в архитектуре LoRaWAN IoT, с помощью которого данные могут собираться с устройств и пересылаться на сетевой сервер. Можно сказать, что не существует сети LoRaWAN IoT без шлюза LoRaWAN.

(Архитектура Интернета вещей LoRaWAN)

Состав шлюза LoRaWAN:

С точки зрения конструкции шлюз LoRaWAN в основном состоит из двух компонентов: хоста и концентратора.

Первый компонент, называемый хостом, является мозгом шлюза LoRaWAN. На самом деле это микрокомпьютер, который отвечает за управление концентратором, реализацию функции беспроводного приемопередатчика и пересылку пакетов данных на сетевой сервер. Ключевое программное обеспечение, работающее на хосте, называется пересылкой пакетов и решает, какой веб-сервер будет принимать пакеты, собранные шлюзом LoRaWAN .

Второй компонент – концентратор. Это радиочастотная часть шлюза LoRaWAN, во внешней части которой имеется радиочастотный чип, который может одновременно получать данные. На концентраторе имеется цифровой чип основной полосы частот, который выполняет цифровую обработку радиочастотного сигнала, чтобы сделать его значимым для хоста. Хост и концентратор шлюза LoRaWAN обмениваются данными через последовательный порт на уровне платы.

Помимо концентратора и хоста каждому шлюзу LoRaWAN требуется еще одна очень важная вещь — корпус. Оболочка защищает шлюз от переменных окружающей среды. Корпус будет различаться в зависимости от предполагаемой среды использования, например, для внутреннего шлюза используется компактный корпус. С другой стороны, в наружных шлюзах используются более прочные, долговечные и водонепроницаемые корпуса.

（Шлюз NiceRF LoRaWAN）

Частота шлюзов LoRaWAN

Как и другие шлюзы, шлюзы LoRaWAN также должны работать на определенной рабочей частоте. При развертывании шлюзов в конкретных странах необходимо соблюдать региональные параметры LoRa Alliance. Однако универсальной частоты не существует, и в каждой стране действуют разные законы относительно использования нелицензируемых диапазонов МГц. Например, полоса частот LoRaWAN в Китае — CN470 (470–510 МГц), а в Европе и США — EU868 (863–870 МГц) и US915 (902–928 МГц) соответственно. В каждой стране есть свой собственный канал. Для получения более подробной информации вы можете обратиться к файлу региональных параметров LoRa Alliance.

Кстати, для работы шлюзы и устройства LoRaWAN должны находиться на одном частотном графике. Если устройство LoRaWAN использует другой частотный план, чем шлюз LoRaWAN, устройство не будет видимо для шлюза. В этом случае шлюз LoRaWAN не имеет возможности пересылать данные устройства на сетевой сервер.

(Блок-схема работы шлюза LoRaWAN)

Шлюзы LoRaWAN развертываются онлайн или офлайн.

В зависимости от требований и ограничений приложения IoT шлюзы LoRaWAN могут быть развернуты онлайн или автономно. Для онлайн-шлюза необходима транзитная сеть для подключения к Интернету, а его транзитная связь может быть Wi-Fi, Ethernet, сотовой связью и т. д. Шлюзы, подключенные онлайн, в основном используют сетевые серверы LoRaWAN, развернутые в облаке, эти серверы в основном включают в себя The Things Stack, платформа Tencent Cloud IoT и AWS IoT Core для LoRaWAN и т. д. Когда шлюз LoRaWAN развертывается в автономном режиме, он может использовать встроенный веб-сервер самого шлюза LoRaWAN, или подключитесь к веб-серверу, развернутому локально на ПК или сервере. Одним из основных веб-серверов для локальных сетей является Chirpstack. В этом случае, независимо от того, находится ли шлюз в сети или в автономном режиме, он должен зарегистрироваться на веб-сервере LoRaWAN , а затем соответствующим образом настроить перенаправитель пакетов.

Шлюз LoRaWAN выглядит сложным, но на самом деле это всего лишь «посредник» между устройством и сетевым сервером. Его первая задача — получать пакеты, выбирая соответствующий частотный план, который, естественно, соответствует потребностям оборудования в регионе, где оно развернуто. Вторая задача — правильная пересылка данных на веб-сервер, во время которой шлюз LoRaWAN регистрируется в перенаправителе пакетов. Если они полностью настроены, можно в кратчайшие сроки получить работающий шлюз LoRaWAN.