Как развернуть LoRaWAN сеть

Описание готовых решений с софтом и оборудованием
Закрыто
Аватара пользователя
helen-jr
Следит за порядком
Сообщения: 21
Зарегистрирован: Пт, 31 май 2019 11:27

Как развернуть LoRaWAN сеть

Сообщение helen-jr » Пн, 13 янв 2020 12:02

В данной статье описано как развернуть и настроить свою первую LoRaWAN сеть, используя софт и оборудование Вега-Абсолют.
Хотя в нашем описании используется только наше оборудование и софт, тем не менее вы можете использовать их с оборудованием и софтом любых производителей, если они работают в соответствии со спецификацией открытого протокола LoRaWAN.

Чтобы развернуть сеть вам понадобится:

Программное обеспечение
  • PuTTy или любая другая терминальная программа для работы по SSH
  • Vega LoRa Scaner (опционально)
Оборудование
  • Базовая станция
  • Антенна
  • POE-адаптер
  • Компьютер с выходом в Интернет
  • Сетевое оборудование
  • Тестер сети (опционально)
  • Оконечные устройства (опционально)

Документация
  • Руководства на оконечные устройства (опционально)

Прочее
  • Кабель mini-USB для подключения базовой станции к компьютеру
  • Кабель micro-USB для подключения некоторых оконечных устройств (опционально)
Программное обеспечение и документацию можно найти на сайте iotvega.com.
PuTTy - свободно распространяемое ПО, которое можно найти на сайте разработчика.

Построение сети осуществляется в несколько этапов.
1. Установка и настройка сервера.
2. Подключение базовой станции к серверу.
3. Подключение оконечных устройств к серверу.
4. Установка оборудования на место его работы.
Причем первый этап необходимо осуществлять на компьютере, который впоследствии станет сервером и будет круглосуточно работать.
Второй и третий этапы можно осуществлять в любом удобном месте с компьютером, подключенным к сети Интернет.
Четвертый этап осуществляется на местах установки конкретных устройств.

ЭТАП 1 - IOT VEGA SERVER
После скачивания архива с нужной версией сервера, следует распаковать архив, зайти в папку и открыть файл settings.conf в любом текстовом редакторе. Данный файл содержит настройки сервера. Содержимое файла приведено ниже. Красным выделены строки, в которых следует произвести изменения, синим отображены комментарии файла, зелёным комментарии данной статьи.
# Host connection settings
[host]
# IP-address for UDP connection (gateway connection)
ip=127.0.0.1 – здесь нужно указать IP-адрес компьютера, на котором будет расположен сервер
# Port for UDP connection (gateway connection)
udpPort=8001 – этот порт используется для подключения базовых станций к серверу
# Port for TCP (WebSocket) connection
tcpPort=8002 – этот порт используется внешними приложениями, он пригодится при подключении к серверу через IOT Vega AdminTool
# "path" part of webSocket address
webSocketPath=/
# Flag of using SSL encryption for WebSocket
useSSL=0
# SSL certificate filename (certificate must be in server’s directory)
certFileName=cert.crt
# SSL key filename (key must be in server’s directory)
keyFileName=key.key

# LoRaWAN network settings
[lora]
# LoRaWAN network identifier (should be random between 1 and 127)
networkID=1 – идентификатор сети следует менять в том случае, если поблизости организовано более одной сети, в остальных случаях в этом нет необходимости
# Flag for using Plug-and-Play gateways function.
# If this value is 1, server would automatically append all gateways which connected to one

usePnPGateway=1

# Super user options
[root] в данном разделе нужно задать логин и пароль для суперпользователя, эти данные будут использоваться при обращении к серверу через приложение IOT Vega AdminTool
# Login for super user
root=root
# Password for super user (recommendation: change this password to your own)
password=123

# Console settings (volume of debug information)
[console]
# Maximum level of console messages that will be shown (levels of messages represented below)
maxMsgLevel=20
# Maximum level of console messages that will be saved into LOG file (levels of messages represented below)
maxLogMsgLevel=0 при первоначальной работе с сетью лучше изменить это значение на 20, чтобы в лог-файл выводилось как можно больше информации для дальнейших обращений в службу поддержки; когда сеть стабильно работает и количество устройств возрастает многократно, есть смысл понизить уровень информативности лог-файла для более легкого поиска по файлу
# Console message levels:
# errors = 0
# uplink = 1
# downlink = 2
# warning = 3
# info = 4
# debug = 20

# External DataBase settings

[external_db] в данном разделе следует производить изменения только в том случае, если вы планируете настраивать работу с внешней базой данных; по умолчанию внешняя база данных отключена, а сервер работает с собственной базой данных
# Flag of using external DB
useExternalDb=0
# Type of external DB. Supported only next types:
# MYSQL
# SQLITE

typeExternalDb=MYSQL
# Name of external DB (schema's name for MYSQL)
nameExternalDb=server
# IP and port of DB's server ("localhost" is supported)
ipExternalDb=127.0.0.1
portExternalDb=5505
# User login and password (user should have maximum level of privileges)
userExternalDb=admin
passwordExternalDb=admin

После внесения необходимых изменений файл настроек следует сохранить и закрыть.
Для корректной работы сервера нужно также установить драйвера openSSL и msvc c++ 2013, папки с которыми находятся в корневой папке сервера.
После этого можно запустить файл iot-vega-server.exe и убедиться, что сервер работает.
Изображение
О корректной работе сервера говорят строки UDP socket has opened и WebSocketServer has opened, а также отсутствие каких-либо сообщений об ошибках.
Закрывать сервер не нужно.
:!: Сервер должен работать круглосуточно для обеспечения работы сети.

ЭТАП 2 - БАЗОВАЯ СТАНЦИЯ
После запуска сервера можно приступать к подключению и настройке базовой станции.
:!: Если базовая станция произведена после 01 декабря 2019 года, то на ней имеется предустановленный интерфейс базовой станции "BS-Dashboard" (в данной статье описана настройка по интерфейсу), и также она может быть настроена через терминальную программу – см. "Руководство пользователя" на базовую станцию, раздел 5.
Если базовая станция произведена ранее, то интерфейса на ней нет, можно настраивать через терминальную программу или запросить инструкцию по установке интерфейса базовой станции.

Для подключения к интерфейсу базовой станции никаких дополнительных программ не требуется, только браузер. Но чтобы узнать IP-адрес базовой станции, всё равно требуется подключение напрямую к компьютеру по USB и терминальная программа PuTTy или любая другая терминальная программа с поддержкой подключения по SSH. Для подключения базовой станции к компьютеру потребуется установить Драйвер для COM-порта.
Подключение осуществляется в следующем порядке:
1. Подключить базовую станцию к POE-адаптеру.
2. Подключить POE-адаптер к LAN разъему сетевого оборудования и подключить в сеть электропитания.
:!: Если IP-адрес базовой станции известен - переходите сразу к пункту 9.
3. Подключить базовую станцию к компьютеру по USB.
4. Установить драйвер для COM-порта. В диспетчере устройств в разделе «Порты» убедиться, что появился COM-порт подключенной базовой станции и запомнить его номер.
5. После этого открыть программу PuTTY, выбрать способ подключения Serial, и ввести номер виртуального COM-порта базовой станции и скорость (115200) в соответствующие поля.
Изображение
6. После чего нажать Open.
После подключения к базовой станции появится окно терминала PuTTY, где нужно ввести логин и пароль. По умолчанию для подключения к базовой станции используется логин root и пароль temppwd (при вводе пароля символы отображаться не будут).
Изображение
7. В окне терминальной программы следует ввести команду ifconfig и посмотреть IP-адрес базовой станции. После этого можно отключить USB кабель и закрыть PuTTY, - больше она не понадобится.
Изображение
8. По умолчанию запуск «BS-Dashboard» осуществляется нажатием кнопки BT-1 на плате базовой станции. Это может быть изменено в настройках. После удерживания кнопки в нажатом состоянии более 6 секунд начнется запуск, который может продолжаться одну-две минуты в зависимости от загруженности устройства.
9. Теперь нужно открыть окно браузера и ввести IP-адрес базовой станции в адресную строку. Если сервер «BS-Dashboard» успешно запущен, появится страница входа в клиентское приложение интерфейса.
Изображение
10. После ввода логина и пароля базовой станции (по умолчанию root и temppwd) появляется страница интерфейса базовой станции. В меню "Настройки подключения к серверу LoRaWAN" нужно указать IP-адрес и UDP порт сервера, с которым будет работать данная базовая станция.
Изображение
11. Нажать кнопку "Сохранить настройки".

В окне сервера появится запись о подключенной базовой станции. Обратите внимание на значение отклика (параметр LATENCY), он может варьироваться в зависимости от качества связи от 0 до 100 по сети Ethernet и от 100 до 500 по сети 3G в порядке нормы.
Изображение
Сервер и базовая станция друг друга видят, можно закрыть интерфейс, либо продолжить настройку. Сервер должен оставаться открытым.
:!: Сервер должен работать круглосуточно для обеспечения работы сети.

IOT VEGA ADMINTOOL
Открыть папку с программой, найти файл config.js и открыть с помощью любого текстового редактора. Ниже приведено содержимое данного файла:
const address_ws = 'ws://127.0.0.1:8002'; Здесь следует задать IP-адрес и номер порта в соответствии с указанными в файле настроек сервера settings.conf, но в этот раз нужно использовать TCP-порт.
const demo_user = false; данный параметр задает наличие учетной записи demo пользователя (по умолчанию false - demo пользователь отсутствует)
const select_server = false; данный параметр дает возможность подключаться к разным серверам в программе AdminTool. Если у вас только один сервер, можно этот параметр оставить false, а если есть желание переключаться между серверами, то нужно сменить на true.
//const stock_address_ws = ['ws://127.0.0.1:8002','ws://127.0.0.1:8001']; в этой строке перечисляются адреса серверов, между которыми будет возможность переключаться, по аналогии с первой строкой IP-адрес и номер порта каждого сервера должен соответствовать указанным значения в файле настроек этого сервера, порт TCP. По умолчанию данная строка закомментирована, для использования нескольких серверов, нужно убрать двойной слэш "//" в начале строки.
После изменения всех настроек сохранить и закрыть файл.
Запустить файл index.html с помощью любого браузера. Откроется web-страница с панелью ввода логина и пароля. Первым делом следует нажать кнопку в виде шестеренок (если она есть).
Изображение
Появится строка с адресом и портом сервера, указанными в файле настроек config.js, а также значок подключения к серверу. Зелёный значок означает успешное подключение. Переключение между серверами осуществляется двойным кликом по этому значку.
Изображение
В поля Login и Password необходимо ввести логин и пароль, указанные в файле settings.conf данного сервера. Нажать кнопку Sign in.
Приложение IOT Vega AdminTool запущено.
Во вкладке Gateways можно увидеть подключенную базовую станцию.
Изображение
В колонке Active отображается статус базовой станции, зелёная галочка означает, что базовая станция передаёт данные на сервер.

ЭТАП 3 - ПОДКЛЮЧЕНИЕ ОКОНЕЧНЫХ УСТРОЙСТВ
Перед первым подключением устройства к компьютеру необходимо установить Драйвер для USB stsw-stm32102. После запуска исполняемого файла VCP_V1.4.0_Setup.exe появится окно установщика:
В этом окне нужно нажать кнопку Next, затем Install, после чего начнётся установка. По окончании появится окно успешного завершения установки.
После нажатия Finish драйвер готов к работе, - можно подключать оконечные устройства по USB.
Все оконечные устройства настраиваются с помощью программы «Vega LoRaWAN Configurator» при подключении к компьютеру по USB. Программа «Vega LoRaWAN Configurator» не требует установки. При запуске исполняемого файла появляется окно работы с программой.
Для подключения к устройству необходимо выполнить следующие шаги:
1. Подключить USB-кабель к устройству.
2. Запустить программу «Vega LoRaWAN Configurator».
3. Нажать кнопку «Подключиться» в меню слева.
Программа автоматически распознает тип устройства, и меню выбора устройства станет неактивным.
Всё, что нужно для подключения устройства к сети находится во вкладке «Информация».
Изображение
Данные для ABP – данные, необходимые для регистрации устройства в сети LoRaWAN в режиме активации ABP (Activation By Personalization).
Данные для OTAA – данные, необходимые для регистрации устройства в сети LoRaWAN в режиме активации OTAA (Over The Air Activation).
Для подключения устройства к серверу в программе IOT Vega AdminTool необходимо перейти на вкладку Devices и нажать кнопку Изображение.
Появится окно подключения нового оконечного устройства.
Изображение
Поля, обязательные для заполнения подсвечены красным цветом. Также рекомендуется указывать имя девайса, чтобы можно было однозначно идентифицировать его при большом количестве подключенных устройств.
Класс устройства можно посмотреть на сайте или в программе «Vega LoRaWAN Configurator» во вкладке конкретного устройства.
Изображение
После заполнения всех полей нажать кнопку Save. Устройство появится в списке устройств.
Изображение
В программе «Vega LoRaWAN Configurator» нажать кнопку «Присоединиться к сети». Убедиться, что пакет пришел на сервер: в столбце Last connection появится информация с датой и временем последнего пакета.
Теперь можно настроить устройство в программе «Vega LoRaWAN Configurator» в соответствии с руководством по эксплуатации на конкретное устройство. После чего отсоединить устройство от компьютера.
Таким образом, можно подключить любые оконечные устройства к сети LoRaWAN.
Также для ускорения и автоматизации процесса добавления устройств на сервер можно использовать программу Vega LoRa Scaner. Подробно о том, как ей пользоваться, вы можете прочитать в руководстве пользователя на данную программу. Для использования данной программы понадобится дополнительное оборудование - сканер QR-кодов.

ЭТАП 4 - УСТАНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ НА МЕСТО ЕГО РАБОТЫ
Теперь, когда сеть LoRaWAN построена и успешно функционирует, нужно разместить базовые станции и оконечные устройства там, где они будут работать постоянно.
Работа сети во многом зависит от правильного взаимного расположения антенны базовой станции и оконечных устройств. Проверить качество сигнала можно с помощью тестера сети LoRaWAN. Порядок проведения работ зависит от конкретных целей, для которых строится сеть, и порядок размещения устройств и антенны выбирается в соответствии с ними.
Основные рекомендации по размещению антенны даны в руководстве по эксплуатации на базовую станцию. Общее правило – антенна должна быть расположена на высокой точке, на открытом пространстве, чтобы ничего не мешало распространению сигнала. Чем мощнее антенна, тем дальше распространяется сигнал, поэтому рекомендуется использовать антенну с усилением, по крайней мере, 10 dBi. С такой антенной зона покрытия базовой станции может достигать 5 км в городе, и 15 км за городом. Таким образом, размещать антенну с базовой станцией не обязательно в том же здании, где будут находиться оконечные устройства. Если требуется обеспечить сбор данных с двух зданий, находящихся на удалении 7 км друг от друга, то базовую станцию можно разместить примерно между этими зданиями. Так базовая станция будет на удалении 3,5 км от каждого здания и будет уверенно осуществлять сбор данных с оконечных устройств.
Базовая станция соединяется с антенной проводом, поэтому может находиться в любом месте, удобном для подключения к сети Ethernet или 3G.
После установки базовой станции и антенны и проверки корректной работы базовой станции через IOT Vega AdminTool можно приступать к установке оконечных устройств.
С помощью тестера сети можно убедиться в качестве сигнала на месте установки оконечного устройства. Далее подключить устройство по схеме согласно руководству по эксплуатации на конкретное устройство. И нажать кнопку активации на плате.
Устройства с импульсными входами при подключении к ним внешних счетчиков могут накапливать случайные импульсы. После завершения настройки такого устройства необходимо сбросить эти показания, удерживая кнопку активации в течении 5 секунд, а затем снова включить устройство.
Корректность работы оконечных устройств также можно проверять через IOT Vega AdminTool.
Построение сети завершено.
Технический писатель

Закрыто