O que é o gateway LoRaWAN？

O gateway LoRaWAN é um componente central de hardware na arquitetura LoRaWAN IoT por meio do qual os dados podem ser coletados de dispositivos e encaminhados para um servidor de rede. Pode-se dizer que não existe rede LoRaWAN IoT sem um gateway LoRaWAN.

(Arquitetura IoT LoRaWAN)

Composição do gateway LoRaWAN:

Em termos de construção, um gateway LoRaWAN é composto principalmente por dois componentes: o host e o concentrador.

O primeiro componente, denominado host, é o cérebro do gateway LoRaWAN. Na verdade, é um microcomputador responsável por controlar o concentrador para realizar a função de transceptor sem fio e encaminhar os pacotes de dados para o servidor da rede. O principal software em execução no host é chamado de encaminhador de pacotes e decide qual servidor web aceitará os pacotes coletados pelo gateway LoRaWAN .

O segundo componente é o concentrador. É a parte RF (radiofrequência) do gateway LoRaWAN, e possui um chip RF em sua parte front-end, que pode receber dados ao mesmo tempo. Há um chip de banda base digital no concentrador que realiza processamento de sinal digital no sinal de RF para torná-lo significativo para o host. O host e o concentrador do gateway LoRaWAN se comunicam via serial no nível da placa.

Além do concentrador e do host, todo gateway LoRaWAN precisa de uma coisa muito importante: o gabinete. O shell protege o gateway das variáveis ​​de ambiente circundantes. O gabinete irá variar dependendo do ambiente de uso pretendido, por exemplo, um gateway interno usa um gabinete compacto. Os gateways externos, por outro lado, usam gabinetes mais robustos, duráveis ​​e à prova d'água.

(Gateway NiceRF LoRaWAN)

Frequência de gateways LoRaWAN

Como outros gateways, os gateways LoRaWAN também precisam funcionar em uma frequência operacional específica. Ao implantar gateways em países específicos, os parâmetros regionais da Aliança LoRa devem ser seguidos. No entanto, não existe uma frequência universal e cada país tem leis diferentes relativamente à utilização de bandas de MHz não licenciadas. Por exemplo, a banda de frequência LoRaWAN na China é CN470 (470-510 MHz), enquanto as da Europa e dos Estados Unidos são EU868 (863-870 MHz) e US915 (902-928 MHz), respectivamente. Cada país tem seu canal específico. Para obter detalhes, você pode consultar o arquivo de parâmetros regionais da LoRa Alliance.

A propósito, os gateways e dispositivos LoRaWAN devem estar na mesma programação de frequência para funcionar. Se o dispositivo LoRaWAN usar um plano de frequência diferente do gateway LoRaWAN, o dispositivo não ficará visível para o gateway. Nesse caso, o gateway LoRaWAN não tem como encaminhar os dados do dispositivo para o servidor da rede.

(Diagrama de blocos de operação do gateway LoRaWAN)

Os gateways LoRaWAN são implantados online ou offline

Dependendo dos requisitos e restrições da aplicação IoT, os gateways LoRaWAN podem ser implantados online ou offline. Para um gateway online, ele precisa ter uma rede backhaul para se conectar à Internet, e seu backhaul de comunicação pode ser WiFi, Ethernet, celular, etc. Os gateways conectados online usam principalmente servidores de rede LoRaWAN implantados na nuvem, esses servidores incluem principalmente The Things Stack, plataforma Tencent Cloud IoT e AWS IoT Core para LoRaWAN, etc. Quando o gateway LoRaWAN é implantado offline, ele pode utilizar o servidor web integrado do próprio gateway LoRaWAN ou conectar-se a um servidor web implantado localmente em um PC ou servidor. Um de seus principais servidores web para redes locais é o Chirpstack. Neste caso, independentemente de o gateway estar online ou offline, ele deve registrar-se no servidor web LoRaWAN e então configurar o encaminhador de pacotes adequadamente.

O gateway LoRaWAN parece complicado, mas na verdade é apenas um “intermediário” entre o dispositivo e o servidor de rede. Sua primeira função é receber pacotes escolhendo o plano de frequência adequado, que naturalmente atenda às necessidades do equipamento da região onde está implantado. A segunda tarefa é encaminhar corretamente os dados para o servidor web, durante o qual o gateway LoRaWAN é registrado no encaminhador de pacotes. Com estes totalmente configurados, é possível ter um gateway LoRaWAN funcionando rapidamente.