使用RAK_common容器镜像，让设备秒变LoRaWAN®网关

近年来，手机、平板等移动平台市场飞速扩展，但让人惊讶的是，SBC（单板计算机）的市场却并没有被“移动平台”蚕食。相反，随着物联网、边缘计算等应用需求的增长，市面上出现越来越多定位于不同应用场景的 SBC，树莓派正是其中的佼佼者之一。

 

 

 

由于树莓派开源社区十分成熟，基于树莓派的开发往往事半功倍，因此不少企业都推出了基于树莓派的产品。我们今天要介绍的 RAK_common_for_gateway（以下简称 rak_common）和其容器化镜像就是其中的一款典型。

 

RAK_common 是瑞科慧联（RAK）基于开源社区资源开发的一套 LoRaWAN® 软件栈。它可以让用户在极短时间内，在树莓派上部署好 LoRaWAN® 网关，方便进一步开发或直接将其用于生产环境。

背景介绍

RAK_common 软件栈的原始仓库中提供了非常详细的使用指南，包括：如何下载源码、如何使用树莓派内置的 raspi-config 工具来配置相关接口、如何使用一键安装脚本、以及如何使用一个简单的 GUI 来配置网关等相关内容信息。在可支持的硬件平台上，RAK_common 软件栈内的一键安装脚本就可以自动识别树莓派的基础型号，例如树莓派 0、树莓派 3、树莓派 4、树莓派 cm3、以及树莓派 cm4，并自动修改对应的配置文件；在  LoRa® 集中器方面，RAK-common 软件栈可以支持 SX1301、SX1302，以及 SX1303 集中器。

 

 

瑞科慧联非常贴心地为每种集中器都提供了 USB 和 SPI  规格接口，以及可选的 GPS 和 LTE 模块，所以用户可以根据自身实际需求来购买具有“对应接口和对应功能”的集中器，并且在一键安装脚本中，手动选择对应的型号来部署相关代码和配置。RAK-common 软件栈可以支持的集中器型号如下所示：

 

RAK831(Choose RAK2245)

RAK2245

RAK7243/RAK7244 no LTE

RAK7243/RAK7244 with LTE

RAK833(USB)(Choose RAK2247 USB)

RAK2247(USB)

RAK833(SPI)(Choose RAK2247 SPI)

RAK2247(SPI)

RAK2246

RAK7248 no LTE (RAK2287 + raspberry pi)

RAK7248 with LTE (RAK2287 + LTE + raspberry pi)

RAK2287(USB)

RAK7271(Choose RAK2287 USB)

RAK5146(USB)

RAK7371(Choose RAK5146 USB)

RAK5146(SPI)

RAK5146(SPI) with LTE

 

随着云原生时代的到来，容器技术凭借其可移植性高、部署方便、运维成本低等特点，迅速成为“在边缘计算设备上部署服务”的首选方式。而瑞科慧联的 LoRaWAN® UDP Packet Forwarder Protocol for Docker  这一项目恰好就是针对 RAK-common 软件栈进行了代码结构的优化和打包。这样，即使用户不在树莓派硬件平台上，也能快速部署 LoRaWAN® UDP packet forwarder。如果用户在设备上已经安装了 docker，使用瑞科慧联提供的容器镜像就更简单，只需要在 docker-compose.yml 中修改对应的配置选项，然后需要输入一条命令 ‘docker-compose up‘，就可以在几秒钟内部署好一个 LoRaWAN® packet forwarder ，将设备变为一台 LoRaWAN® 网关。

 

该项目的特性如下所示：

 

• 支持多平台、多架构，如 AMD64(x86_64), ARMv8, ARMv7 and ARMv6 架构支持基于 SX1301, SX1302, SX1303 and SX1308 的 LoRa® 集中器
• 支持使用 SPI 和 USB 接口的集中器
• 兼容使用 The Things Stack（community edition/TTNv3）或者是 Chirpstack LNS 等 LoRa®  网络服务器
• 一键部署，同时可配置度高
• 支持使用 Balena 部署，方便集群管理

应用示例

下面我会以频段为 US915 的 RAK5146 集中器的 SPI 版本为例子，向大家展示如何使用 docker-compose，实现一键部署 LoRaWAN® UDP packet forwarder。

前期准备

硬件准备：

• RAK5146 集中器
• 树莓派3/4/CM3/CM4（CM3 或者 CM4 需要对应的载板）或者任意其他有 PCIe/GPIO 的 arm 平台或者 x86 平台
• 如果你的 host 设备上没有 PCIe 接口，需要使用一个额外的 RAK2287 Pi HAT 板载 PCle 连接器

 

软件准备：

 

• 在本地预安装了 docker 和 docker-compose，以及相关的依赖（docker 和 docker-compose 的安装十分简单，请参照官方文档。

具体步骤如下所示：

• 新建一个文件夹，并在文件夹中新建一个名叫 docker-compose.yml 的文件：

 

mkdir example
cd example
nano docker-compose.yml

 

• 接着将下列内容粘贴进该文件并保存：

 

version: '3.7'

services:

   udp-packet-forwarder:
     image: rakwireless/udp-packet-forwarder:latest
     container_name: udp-packet-forwarder
     restart: unless-stopped
     devices:
        -/dev/spidev0.0
    volumes:
       -/sys:/sys
    environment:
#	     MODEL: "RAK5146"	              #该镜像可根据Rakwireless集中器型号自动配置接口等
       CONCENTRATOR: "SX1303"	    #第三方集中器需要依次定义CONCENTRATOR、INTERFACE等变量，例如RAK5146是基于SX1303芯片
       INTERFACE: "SPI"
       RADIO_DEV: "/dev/spidev0.0"
       BAND: "us_902_928"            #此处以US915为例，根据集中器支持频段修改即可
       TTN_REGION: "eu1"	            #如使用TTS作为ns，默认使用eu1服务器，可按需修改
#     	  SERVER_HOST: "10.2.21.27" #如果不使用TTS，则修改为您自己ns的地址
#	      SERVER_PORT: "1700"         #同上

 

• 保存后，在终端同一个目录下中执行如下命令：

 

pi@rasperry:docker-compose up
#如果安装了新版docker compose，请运行如下命令
docker compose up

 

如果配置正确的话，你将看到如下的 log，其中包含了网关的 EUI，以及后续 TTS 的 ns 地址。

 

 

网关的 EUI 可以通过在终端运行以下命令获取：

 

docker exec -it udp-packet-forwarder ./get_eui.sh

 

光在网关上部署 udp-packet-forwarder 可不够，你还需要配置网络服务器（ns），此处我们以 The Things Stack (TTS) 为例：

 

复制上述红色高亮的地址 eu1.cloud.thethings.network，使用你的浏览器访问该地址，注册账号后，你将看到 TTS 的网关和应用配置页面：

 

 

接下来你需要按照页面上的操作提示，依次进行以下操作：

 

1. 点击 Go to Gateway
2. 点击 Add Gateway
3. 依次填入网关的信息，例如 ID，名字，EUI，以及频段
4. 点击页面下方的 Create Gateway 来完成网关的创建

 

完成以上步骤后，请等待片刻，稍后网关将自动连上 TTS 网络服务器。连接成功后，网关会有如下 log：

 

 

而在 TTS 网络服务器侧，则可以看到网关入网的提示：

 

 

以上就是最基础、也最常见的一种部署 LoRaWAN® 网关的方式。此外，瑞科慧联还提供了基于该镜像的多种应用案例，包括双频段网关、接入 influxdb 数据库和 Grafana 图形化面板、接入 TagoCore 的案例等等，具体可以参考其 Github 代码仓库。

 

大家可以参考代码仓库中的开源应用案例，只需要稍加修改、就能打造出属于你自己的解决方案。