Cómo construir tu propio Gateway LoRaWAN con una Raspberry Pi y un concentrador RAK wireless

En esta completa guía, aprenderás paso a paso cómo construir tu propio Gateway LoRaWAN utilizando una Raspberry Pi 4B y el concentrador RAK5146. Te acompañaremos a lo largo del proceso, desde el montaje del hardware hasta la instalación del software necesario y la configuración de tu sistema para integrarlo con The Things Network (TTN), una de las plataformas más populares para redes LoRaWAN.

Este proyecto es ideal tanto para entusiastas de la tecnología como para aquellos interesados en el Internet de las Cosas (IoT), ofreciendo una oportunidad única para aprender y experimentar con tecnologías de vanguardia.

Montaje

a) Materiales

Para construir tu propio gateway para desarrolladores utilizando una Raspberry Pi y el concentrador RAK 5146, necesitarás los siguientes materiales:

• Raspberry Pi 4 Model B
• RAK5146 LPWAN
• Pi HAT RAK2287
• Tarjeta SD de al menos 16 GB de memoria
• Lector de tarjetas SD
• Antena GPS

b) Montaje del Concentrador mPCIe RAK5146 en el adaptador RAK2287 para Raspberry PI

1. Inserta el concentrador RAK5146 en el slot MPCA del Pi Hat RAK2287 en un ángulo de 45 grados.
2. Asegúrate de que la tarjeta encaje correctamente en el conector.
3. Presiona suavemente hacia abajo y asegúralo con dos tornillos. Los agujeros del concentrador deben alinearse con los del Pi Hat.

c) Montaje del Pi HAT en la Raspberry Pi

1. Coloca el Pi HAT RAK2287 con el concentrador ya montado en la parte superior de la Raspberry Pi 4.
2. Asegúralo con cuatro tornillos redondos de 2.5 milímetros de diámetro exterior.

Fig01. Raspberry Pi 4 con Pi HAT RAK2287 y concentrador RAK5146

d) Conexión de Antenas

1. Conecta la antena LoRa y la antena GPS al concentrador.

Con estos pasos, habrás montado correctamente el hardware de tu gateway. Ahora estás listo para proceder con la instalación del software y la configuración del sistema.

Instalación de RAKPiOS

a) Descargar e Instalar RAKPiOS

1. Visita el repositorio oficial de RAKPiOS en GitHub: RAKPiOS GitHub.
2. Descarga la última versión de la imagen de RAKPiOS desde la sección de releases del repositorio

b) Flashear la Tarjeta SD

1. Preparar la Tarjeta SD. Asegúrate de tener una tarjeta SD con al menos 16GB de capacidad. Usa un lector de tarjetas para conectarla a tu PC.
2. Flashear la Imagen. Utiliza una herramienta de flasheo como Balena Etcher.
   • Abre Balena Etcher y selecciona la imagen de RAKPiOS que descargaste.
   • Elige la tarjeta SD como destino.
   • Haz clic en «Flash» y espera a que el proceso termine.

c) Insertar la Tarjeta SD en la Raspberry Pi

1. Una vez completado el flasheo, retira la tarjeta SD del lector y colócala en la ranura de la Raspberry Pi.

Configuración Inicial

a) Acceder a la Raspberry Pi

1. Enciende la Raspberry Pi y espera a que inicie completamente.
2. Conéctate al punto de acceso (AP) creado por la Raspberry Pi. El AP se llamará RAK_XXXX donde XXXX son los últimos cuatro caracteres de la dirección MAC de la Raspberry Pi.
3. La contraseña para conectarse al AP es rakwireless.

b) Conexión SSH

1. Utiliza una herramienta SSH como PuTTY para conectarte a la Raspberry Pi.
2. La dirección IP por defecto de la Raspberry Pi es 192.168.230.1.
3. Las credenciales iniciales son (fig02):

• • Usuario: rak
  • Contraseña: changeme

c) Cambiar la Contraseña

1. En el primer inicio de sesión, se te pedirá cambiar la contraseña por razones de seguridad.
2. Ingresa la contraseña actual y luego la nueva contraseña dos veces (fig03).

Fig02

Fig03

d) Configurar Conexión a Internet

1. Escribe rakpios-cli en la terminal para acceder a las herramientas de configuración (fig04).
2. Ignora el error inicial y haz clic en «OK».
3. Ve a Managed Networks y selecciona wlan0 (fig05, fig06, fig07).
4. Configura la conexión Wi-Fi:
   • Selecciona STA Mode (fig08).
   • Escanea las redes disponibles o ingresa el SSID de tu red manualmente (fig09).
   • Ingresa la contraseña de la red Wi-Fi y habilita la configuración (fig10).
5. La conexión se perderá temporalmente mientras se aplican los cambios. Si la configuración es correcta, la Raspberry Pi obtendrá una dirección IP de tu router.

 

Fig04

Fig05

Fig06

Fig07

Fig08

Fig09

Fig10

e) Reacceder a la Raspberry Pi

1. Usa la nueva dirección IP asignada por el router para conectarte nuevamente vía SSH.

Conectarse a The Things Network (TTN)

a) Acceder a la Raspberry Pi

1. Asegúrate de que la Raspberry Pi esté conectada a la red y que puedas acceder a ella vía SSH utilizando la dirección IP asignada.

b) Configurar el Packet Forwarder

1. Abre una terminal SSH y accede a la Raspberry Pi.
2. Escribe rakpios-cli para acceder a las herramientas de configuración.
3. Ignora cualquier error inicial y haz clic en «OK».

c) Configuración del Packet Forwarder

1. Ve a Deploy Services (fig11).
2. Desplázate hacia abajo y selecciona Packet Forwarder (fig12).
3. Selecciona Configure Environment Variables (fig13).
4. Ajusta las siguientes configuraciones:
   • Region: EU_868 (o la región correspondiente a tu ubicación).
   • Interface: SPI.
   • Model: RAK5146.
   • Band: Deja esta configuración por defecto si es adecuada para tu región.
5. Guarda los cambios y regresa al menú anterior.
6. Selecciona Start the Service.

Fig11

Fig12

Fig13

d) Obtener el EUI del Gateway

1. Una vez que el servicio se está ejecutando, se mostrará el EUI del Gateway.
2. Guarda el EUI en un lugar seguro, ya que lo necesitarás para registrar el gateway en TTN (fig14).

Fig14

e) Registrar el Gateway en TTN

1. Accede a la consola de TTN: The Things Network Console.
2. Inicia sesión con tu cuenta y selecciona Register Gateway (fig15).
3. Ingresa el EUI del Gateway en el campo correspondiente.
4. Selecciona el plan de frecuencia del Gateway (por ejemplo, EU_868) (fig16).
5. Completa el registro del Gateway.

Fig15

 

Fig16

f) Verificar la Conexión

1. Una vez registrado, el Gateway debería aparecer como conectado en la consola de TTN.
2. Puedes verificar que está recibiendo y enviando datos correctamente (fig17).

Fig17

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Más información sobre LoRa y RAKwireless

RAKwireless es una empresa dedicada al desarrollo y fabricación de soluciones IoT, cuyo objetivo es crear soluciones fáciles de implementar y productos IoT modulares que sean accesibles para todos.

RAKwireless dedica parte de su catálogo a productos LoRa, ya que esta tecnología permite la creación de redes IoT eficaces con unos costes bajos y un alcance muy amplio. Sin duda, es una tecnología que ofrece una solución eficaz a problemas contemporáneos en distintos sectores.

Venco es proveedor de soluciones electrónicas desde hace 40 años. Pregúntanos sin compromiso sobre cualquiera de los productos de RAKwireless y te asesoraremos en la mejor solución para tu aplicación o proyecto.

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