Nous avons abordé le sujet LoRaWAN à plusieurs reprises dans Elektor. Il est relativement facile de créer un nœud LoRaWAN de base auquel est associé un capteur ou actionneur. Dans ce type de configuration, un module LoRaWAN (qui gère la communication avec le réseau) est connecté à une carte à microcontrôleur telle que la STM32 de STMicroelectronics ou la Raspberry Pi Pico [1, 2] qui communique avec le capteur.

Pour que les données envoyées vers et depuis le nœud via LoRa soient transmises plus loin, il faut disposer d’une station distante. Dans ce cas, une passerelle LoRaWAN recevra les données par voie aérienne via LoRa et les acheminera sur Internet vers The Things Network (TTN) par exemple. Vous pouvez utiliser une passerelle déjà installée dans votre région (beaucoup sont gérées par des bénévoles), ou vous pouvez créer votre propre passerelle. J’utilise un Dragino LPS8 comme passerelle intérieure depuis plus d’un an maintenan

Dragino LPS8

La passerelle intérieure Dragino LPS8 (figure 1) est abritée dans un boîtier en plastique et pourrait facilement être confondue avec un routeur Wi-Fi.

Figure 1. la passerelle intérieure Dragino LPS8 (Source : Dragino)

L’électronique intégrée est basée sur un petit SoC Wi-Fi Atheros (désormais Qualcomm) AR9331 cadencé à 400 MHz, spécialement conçu pour être utilisé dans les routeurs et points d’accès. Avec 64 Mo de RAM et 16 Mo de Flash, sa puissance de traitement n’est pas impressionnante en comparaison avec celle d’un Raspberry Pi Zero 2 W, mais elle est plus que suffisante pour les fonctions que la passerelle doit exécuter. Le SoC dispose également du Wi-Fi conformément à la norme 802,11 b/g/n et d’un port LAN 10/100 Mbit. Les vitesses de communication disponibles sont largement suffisantes pour le débit de données relativement lent utilisé par LoRaWAN. La passerelle non plus n’a pas besoin d’être très puissante, car elle s’occupe uniquement du module émetteur-récepteur LoRa intégré et transmet les données à l’internet. Un schéma fonctionnel est présenté à la figure 2.

Figure 2. schéma fonctionnel de la Dragino LPS8. (Source : Dragino)

L'émetteur-récepteur LoRa rassemble une puce bande de base LoRa SX1308 de Semtech (figure 3) et deux modules frontaux SX1257 (figure 4).

Figure 3 : Schéma fonctionnel de la puce bande de base SX1308. (Source : Semtech)
Figure 4. schéma fonctionnel du module frontal SX1257. (Source : Semtech)

Cette configuration assure la conversion de l’interface radio en Ethernet. La passerelle est alimentée par son port USB de type C et nécessite un adaptateur secteur de 5 V/2 A (10 W).

Comme le nom le suggère, la passerelle n’est pas étanche. Elle est destinée à être utilisée à l’intérieur d’un bâtiment. L’environnement doit donc être sec et relativement exempt de poussière. La structure du bâtiment et les murs intérieurs réduiront la couverture radio en comparaison avec un dispositif équivalent installé à l’extérieur dans un espace ouvert avec une antenne montée sur mât.

Manuel, micrologiciel et configuration du LPS8

La version la plus récente du manuel Dragino (disponible en ligne [3]) décrit la méthode de configuration de la passerelle. Le manuel a été continuellement mis à jour depuis la sortie du produit. Il présente les caractéristiques et les mises à jour du micrologiciel actuel. C’est tout à fait louable ; je souhaite seulement que d’autres fabricants de produits accordent autant d’attention aux détails dans leurs documentations.

Le micrologiciel est également bien maintenu. La version actuelle est datée du 4 novembre 2021 (à partir du 15 décembre 2021) [4]. Il est conseillé d’effectuer la mise à jour vers la version la plus récente avant de mettre la passerelle en service. Ainsi, les bogues ou les faiblesses de sécurité éventuels seront corrigés autant que possible.

Le manuel vous guide dans l'installation. Il vous suffit de configurer le réseau de manière appropriée et d'effectuer les réglages pour la liaison LoRaWAN (par exemple, The Things Network). À ce stade, la passerelle LoRaWAN est prête à être utilisée (figure 5).

Figure 5 : Les voies de communication disponibles via la passerelle LPS8.

Sous-structure OpenWRT

Même si la première page de l'interface web ne le suggère pas, le micrologiciel OpenWRT (Open Wireless Router) basé sur Linux sert de base à la passerelle. Celui-ci prend non seulement en charge la fonction de passerelle LoRaWAN, mais fournit également d'autres paramètres pour le routeur (adresses IP, acheminement, Wi-Fi).

Grâce à la sous-structure OpenWRT, il est possible de connecter un modem LTE ou 5G au port USB de la passerelle si aucune autre liaison à Internet n’est disponible. Si vous le souhaitez, vous pouvez également accéder à la ligne de commande Linux par SSH. (Faites-le à vos risques et périls !) Pour ajouter plus de fonctions à l’appareil, vous pouvez installer des paquets supplémentaires via l’interface Web ou la ligne de commande.

Solution fiable

Cela fait maintenant plus d’un an que j’utilise un Dragino LPS8. Pendant cette période, elle s’est avérée être une passerelle LoRaWAN fiable qui nécessite peu de maintenance. C’est tout ce que l’on demande d’un tel appareil. Elle continue à bien desservir mes différents nœuds LoRaWAN et offre une excellente couverture dans tout le bâtiment (et aux alentours). Si vous envisagez d’installer une passerelle LoRaWAN peu coûteuse dans un environnement domestique, vous devriez considérer de plus près la passerelle intérieure Dragino LPS8, qui est actuellement disponible dans l’e-choppe Elektor [5].

Questions ou Commentaires ?

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Contributions

Texte : Mathias Claußen

Rédaction : Jens Nickel and C.J. Abate

Traduction : Asma Adhimi