手把手教你用树莓派打造 LoRaWAN 网关！

使用BasicStation或PiWAN连接到The Things Network

 

 

将树莓派设置为LoRaWAN网关乍一看可能令人望而生畏，但有了合适的工具和指导，它就会成为一个有意义的DIY网络项目。

在本文中，我们将介绍如何使用手动构建的BasicStation或基于Docker的PiWAN堆栈将树莓派连接到The Things Network（TTN）。

但首先，什么是The Things Network（TTN）？

The Things Network是一个全球性的开放LoRaWAN基础设施，允许设备以极低的功耗进行长距离无线通信。

公共LoRaWAN网络与私有LoRaWAN网络

公共LoRaWAN网络：如TTN，由社区驱动，可免费使用。

私有网络：提供更多控制权，通常用于企业或工业物联网设置。

但为什么要使用公共网关？

通过向TTN贡献一个公共网关，你可以：

扩展所在地区的LoRaWAN覆盖范围。

帮助支持开放的物联网计划。

访问全球各地设备的实时数据。

1.在TTN上设置你的网关

在深入树莓派配置之前，让我们先在TTN上准备好后端。

步骤1：创建TTN账户

访问 https://console.thethingsnetwork.org 并注册。

步骤2：注册你的网关

前往“网关”→“+添加网关”，然后：

使用或生成一个网关EUI（通常从你的MAC地址派生而来）。

选择正确的频率计划（例如，EU868、US915等）。

选择一个有意义的网关ID（小写，无空格）。

生成一个网关API密钥，用于安全认证。

请妥善保管此API密钥。在BasicStation或PiWAN设置中需要用到它。

2.轻松设置你的树莓派网关：PiWAN

手动设置LoRaWAN网关可能既繁琐又容易出错，因此我开发了PiWAN来简化这一过程。

https://github.com/cosmic-pulse/PiWAN

PiWAN是一个轻量级的基于Docker的堆栈，用于使用BasicStation部署树莓派LoRaWAN网关。它完全开源，只需一个文件即可轻松配置。

步骤1：安装先决条件

首先安装Docker和Docker-Compose：

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curl -fsSL https://get.docker.com | sh

然后将你的用户添加到docker组：

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sudo usermod -aG docker ${USER}newgrp docker

接着安装Docker-Compose：

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sudo apt-get install docker-compose-plugin

步骤2：克隆PiWAN

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git clone https://github.com/cosmic-pulse/PiWAN.gitcd PiWAN

步骤3：修改配置

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nano gateway.conf

将占位符值替换为你的实际配置：

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- `YOUR_INFLUXDB_USER`: 你的InfluxDB用户名。（可以是任意值）- `YOUR_INFLUXDB_PASSWORD`: 你的InfluxDB密码。（可以是任意值）- `YOUR_TTN_APP_ID`:你的TTN应用程序ID。（来自TTN仪表板）- `YOUR_TTN_API_KEY`: 你的TTN API密钥。（来自TTN仪表板）- `YOUR_TTN_REGION`:你的TTN区域（例如，nam1）。- `YOUR_GATEWAY_EUI`: 你的网关EUI。（来自TTN仪表板）- `YOUR_GATEWAY_API_KEY`:你的网关API密钥。（来自TTN仪表板）

为Grafana设置适当的权限（解决PiWAN当前已知的一些问题）：

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sudo chown -R 472:472 ./grafana

步骤4：构建并启动

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docker-compose up -d

就这样。PiWAN将处理其余一切，从容器编排到管理更新。

3.手动设置BasicStation

如果你喜欢亲自动手，你仍然可以手动设置BasicStation。本节将指导你从头开始在树莓派上构建和配置它。

步骤1：克隆BasicStation仓库

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git clone https://github.com/lorabasics/basicstation.git --recurse-submodulescd basicstation

步骤2：修复树莓派架构问题

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nano setup.gmk

将ARCH.rpi设置为aarch64-linux-gnu，然后保存并退出。

这解决了在64位树莓派操作系统上已知的构建问题。

步骤3：构建BasicStation

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make platform=rpi variant=std deps s-clean s-all

步骤4：配置网关

为你的网关创建一个目录，然后复制站点配置文件：

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mkdir ../gatewaycp examples/live-s2.sm.tc/station.conf ../gateway/station.confcd ../gatewaynano station.conf

你需要在station.conf文件中为你的网关设置EUI（来自前面的步骤）。

接下来，我们需要创建tc文件：

tc.uri → 添加你的网关URI（例如，wss://nam1.cloud.thethings.network:8887）

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nano tc.uri

tc.key → 添加你的网关API密钥

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export API_KEY="PUT_YOUR_GATEWAY_API_KEY_HERE"echo "Authorization: Bearer $API_KEY" | perl -p -e 's/\r\n|\n|\r/\r\n/g' | sudo tee -a tc.key

tc.trust → 创建你的CA证书

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sudo ln -s /etc/ssl/certs/ca-certificates.crt ~/gateway/tc.trust

步骤5：运行网关

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../basicstation/build-rpi-std/bin/station

现在，你的网关应该出现在TTN控制台中并显示为在线状态。

大功告成！

你现在已成功使用手动BasicStation设置或PiWAN Docker堆栈将树莓派LoRaWAN网关连接到The Things Network。此设置非常适合物联网实验、智能农业或智慧城市解决方案。

成功！你的网关已连接到TTN

额外福利（还有一件事）：PiWAN内置仪表盘

PiWAN网关健康仪表盘

PiWAN的突出特点之一是其内置的Grafana仪表盘。无需额外设置。

你可以实时查看：

网关健康状况：CPU、内存、磁盘使用情况

LoRaWAN流量：上行/下行数据包、信号质量等

PiWAN运行后，可以通过树莓派的IP地址（默认端口3000）访问Grafana：

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http://:3000

然后使用你在gateway.conf文件中设置的用户名和密码登录。

网关CPU监控

网关内存监控

网关磁盘空间监控

仪表盘已预先配置好，开箱即用。只需打开Grafana即可开始监控。

这将你的网关变成了一个全栈网络可观测性中心，非常适合生产环境或高级测试。