====== LoRa gateway ======

Setup za relativno povoljan DIY LoRa gateway kakve koristimo u Radioni za The Things Network / SmartZG mrežu.

**Što je LoRa?** LoRa WAN je protokol za kontrolu pristupa medijima za širokopojasne mreže dizajniran tako da omogućava uređajima male potrošnje da komuniciraju s povezanim Internet aplikacijama putem bežičnih veza velikog dometa. 

**Što je The Things Network?** TTN je globalna //community-based// mreža za Internet of Things (IoT) bazirana na LoRa tehnologiji, napravljena s ciljem kreiranja robusne mreže i olakšavanja primjene ove tehnologije za različite aplikacije.

**Što je SmartZG?** SmartZG je naziv za Radioninu inicijativu postavljanja LoRa gatewaya u Zagrebu baziranih na TTN mreži, a s ciljem osiguravanja minimuma pokrivenosti potrebne za eksperimentiranje i korištenje ove tehnologije.


===== RAK831 + RPi = LoRa Gateway =====

LoRa Gateway se sastoji od koncentratora (u našem slučaju RAK831) – radio //frontend// modula koji omogućava primanje (i slanje) LoRa paketa poslanih s //node// modula, te host-boarda (u našem slučaju Raspberry Pi računala) – na kojem se nalazi software i koji putem SPI protokola komunicira i kontrolira s //frontend// modulom.

{{ :project:lora_shema.jpg?nolink |}}

===== Potrebna oprema =====
  - RAK831 LoRa Gateway Concentrator Module (868MHz)
  - Raspberry Pi 2, 3 ili Raspberry Pi Zero W
  - MicroSD kartica
  - žice i protoboard
  - antena i pigtail
  - napajanje 5v 2A (ili druga voltaža uz regulator na 5v)
  - mrežni kabel (ako ne ide preko WiFi-ja)
  - vodonepropusna kutija i uvodnice (za vanjsku instalaciju)

===== Sastavljanje =====
==== Važne napomene ====
  * <fc #ff0000>**nikada ne uključivati RAK831 bez spojene antene jer ga tako možete ga spržiti!**</fc>
  * za povezivanje RAK831 i RPi-a koristiti kratke kabele ili još bolje napraviti malu pločicu
  * koristiti kvalitetno napajanje (5v, 2000mA)

==== Napajanje ====
Moduli se mogu spojiti na isto napajanje ili svaki odvojeno. U svakom slučaju potrebno je povezati uzemljenja između modula. Napomena: Nije moguće napajati RAK831 modul samo preko RPi 5v pina!

{{ :project:lora_rak831_power.jpg?nolink |}}

==== Povezivanje RAK831 i Rpi-a ====
 
^Rak831 Concentrator ^pin #       ^Raspberry ^pin #              ^
|+5V                 |1,2         |+5V       |2,4                |
|GND 	             |3,5,6,12,14 |GND       |6,9,14,20,25,30,34 |
|RST (Reset pin)     |19          |RST       |22                 |
|SCK (SPI clock)     |18          |SCK       |23                 |
|MISO  	             |17          |MISO      |21                 |
|MOSI 	             |16          |MOSO      |19                 |
|CSN (Chip Select)   |15          |CSN       |24                 |

Može se kupiti i shield https://github.com/hallard/RAK831-Zero

===== Setupiranje Raspberry-ja =====
Skini image [[https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/|Raspbian Jessie Lite]] i pomoću [[https://etcher.io/|Etcher-a]] snimi na MicroSD karticu.

==== Uključi SSH ====
Kako bi omogućili SSH pristup na ''boot'' particiji SD kartice potrebno je kreirati prazni file imenovan ''ssh''. 

==== Setupiraj WiFi ====
Ako ćemo se na internet spajati putem WiFi-ja, to možemo napraviti tako da na ''boot'' particiji napravimo file ''wpa_supplicant.conf'' sa sljedećim sadržajem:

  network={
     ssid="testing"
     psk="testingPassword"
  }

Nakon boota sadržaj file se iskopira u ''/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf'' pa se tamo može editirati. 

==== Prvo bootanje i postavke ====
Stavite karticu u Raspberry, pronađite ga na mreži i SSH-om se spojite.

  sudo raspi-config

  - expand-ajte particiju ([7] Advanced options -> A1 Expand filesystem)
  - uključite SPI ([5] Interfacing options -> P4 SPI)

Updejtate sistem i instalirajte git:
  sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade
  sudo apt-get install git
  
Promjenite defaultni password:
  sudo passwd

Kako bi osigurali da se Raspberry u slučaju prekida WiFi veze ponovo spoji najjednostavnije je instalirati network manager. Npr.:
  sudo apt-get install wicd-curses
  sudo wicd-curses
  
Odabrati našu WiFi mrežu i u postavkama uključiti check-box ''Automatically connect to this network''

Osim toga provjerite da li je uključen //Power Management// za WiFi adapter. Ako komada ''iwconfig'' vrati ''Power Management:on'', potrebno ga je isključiti komandom

  sudo iwconfig wlan0 power off

Komandu treba izvršiti pri svakom rebootu, pa u file ''rc.local'' treba dodati liniju ''iwconfig wlan0 power off'' prije linije ''exit 0''
==== Resetiranje RAK831 modula pri bootanju ====

**Ovo nije potrebno, ispravni kod za restart se već nalazi u ''/opt/ttn-gateway/bin/start.sh''**

Preporuča se da se pri svakom startu Raspberry Pi-ja resetira i RAK831 modul prije nego LoRa pristupi hardware-u. To možemo napraviti preko shell skripte. U našem slučaju ''RST (Reset pin)'' RAK831 modula je spojen na ''GPIO25'', i file treba izgledati ovako:

<code>
#!/bin/bash
echo "25" > /sys/class/gpio/export
echo "out" > /sys/class/gpio/gpio25/direction
echo "1" > /sys/class/gpio/gpio25/value
sleep 5
echo "0" > /sys/class/gpio/gpio25/value
sleep 1
echo "0" > /sys/class/gpio/gpio25/value
</code>

Skriptu treba učiniti izvršivom:
  sudo chmod +x rak831_reset.sh
  
Kako bi se izvršava pri svakom bootu, u fajlu ''/etc/rc.local'' prije linije ''exit 0'' treba dodati ''/home/pi/rak831_reset.sh''

==== Instaliranje podrške za TTN iC880a-based LoRa gateway ====

  git clone -b spi https://github.com/ttn-zh/ic880a-gateway.git ~/ic880a-gateway
  cd ~/ic880a-gateway
  sudo ./install.sh spi

Instalacija će vam izbacit vaš gateway ''EUI''. Zapišite ga, trebat će vam dalje pri on-line registraciji.

"Do you want to use remote settings file?". Odaberite ''No''

===== Registranje gatewaya na The Things Network =====
Ako ga već nemate, kreirajte account i ubacite podatke o gatewayu. 

https://www.thethingsnetwork.org/docs/gateways/registration.html

  * Uključite checkbox ''I'm using the legacy packet forwarder'' i upišite vaš ''EUI''.
  * Frequency plan: ''Europe 868Mhz''
  * Router: ''ttn-router-eu''
  * Location: izaberite na mapi

===== Provjera statusa =====

  systemctl status ttn-gateway.service

  sudo apt-get install tcpdump

  sudo tcpdump -AUq port 1700

  sudo tail -f /var/log/syslog

==== Korisni linkovi ====

  * https://www.hackster.io/naresh-krish/getting-started-with-the-rak-831-lora-gateway-on-rpi-zero-w-c95fed
  * https://www.hackster.io/naresh-krish/getting-started-with-the-rak-831-lora-gateway-and-rpi3-e3351d
  * https://yadi.sk/d/lN18X97U3NUYbq
  * https://docs.wixstatic.com/ugd/eccc1a_d43b3b29dfff4ec2b00f349ced4225c4.pdf
  * http://www.ftn.kg.ac.rs/download/SIR/SIR%20Nikola%20Jovanovic%20879_2014.pdf
  * https://github.com/hallard/RAK831-Zero
  * https://www.thethingsnetwork.org/labs/story/rak831-lora-gateway-from-package-to-online
  * https://github.com/ttn-zh/ic880a-gateway/wiki
  * https://github.com/kersing/gateway-workshop
  * https://github.com/jpmeijers/ttn-resin-gateway-rpi
  * https://github.com/ch2i/LoraGW-Setup
  * https://os.mbed.com/docs/v5.8/reference/building-your-own-private-lora-network.html
  * http://irnas.eu/other%20projects/2018/04/17/irnas-outdoor-lorawan-gateway
  * https://www.youtube.com/watch?v=wnHwWGqUUyc