使用RAK_common容器镜像，让设备秒变LoRaWAN®网关

近年来，手机、平板等移动平台市场飞速扩展，但让人惊讶的是，SBC（单板计算机）的市场却并没有被“移动平台”蚕食。相反，随着物联网、边缘计算等应用需求的增长，市面上出现越来越多定位于不同应用场景的SBC，树莓派正是其中的佼佼者之一。

由于树莓派开源社区十分成熟，基于树莓派的开发往往事半功倍，因此不少企业都推出了基于树莓派的产品。我们今天要介绍的RAK_common_for_gateway（以下简称rak_common）和其容器化镜像就是其中的一款典型。

RAK_common是瑞科慧联（RAK）基于开源社区资源开发的一套LoRaWAN®软件栈。它可以让用户在极短时间内，在树莓派上部署好LoRaWAN®网关，方便进一步开发或直接将其用于生产环境。

背景介绍

RAK_common软件栈的原始仓库中提供了非常详细的使用指南，包括：如何下载源码、如何使用树莓派内置的 raspi-config 工具来配置相关接口、如何使用一键安装脚本、以及如何使用一个简单的 GUI 来配置网关等相关内容信息。在可支持的硬件平台上，RAK_common 软件栈内的一键安装脚本就可以自动识别树莓派的基础型号，例如树莓派 0、树莓派 3、树莓派 4、树莓派 cm3、以及树莓派 cm4，并自动修改对应的配置文件；在 LoRa®集中器方面，RAK-common 软件栈可以支持 SX1301、SX1302，以及 SX1303 集中器。

瑞科慧联非常贴心地为每种集中器都提供了USB和SPI 规格接口，以及可选的GPS和LTE模块，所以用户可以根据自身实际需求来购买具有“对应接口和对应功能”的集中器，并且在一键安装脚本中，手动选择对应的型号来部署相关代码和配置。RAK-common软件栈可以支持的集中器型号如下所示：

RAK831(Choose RAK2245)

RAK2245

RAK7243/RAK7244 no LTE

RAK7243/RAK7244 with LTE

RAK833(USB)(Choose RAK2247 USB)

RAK2247(USB)

RAK833(SPI)(Choose RAK2247 SPI)

RAK2247(SPI)

RAK2246

RAK7248 no LTE (RAK2287 + raspberry pi)

RAK7248 with LTE (RAK2287 + LTE + raspberry pi)

RAK2287(USB)

RAK7271(Choose RAK2287 USB)

RAK5146(USB)

RAK7371(Choose RAK5146 USB)

RAK5146(SPI)

RAK5146(SPI) with LTE

随着云原生时代的到来，容器技术凭借其可移植性高、部署方便、运维成本低等特点，迅速成为“在边缘计算设备上部署服务”的首选方式。而瑞科慧联的LoRaWAN®UDPPacketForwarderProtocolforDocker 这一项目恰好就是针对RAK-common软件栈进行了代码结构的优化和打包。这样，即使用户不在树莓派硬件平台上，也能快速部署LoRaWAN®UDPpacketforwarder。如果用户在设备上已经安装了docker，使用瑞科慧联提供的容器镜像就更简单，只需要在docker-compose.yml中修改对应的配置选项，然后需要输入一条命令‘docker-compose up‘，就可以在几秒钟内部署好一个LoRaWAN®packetforwarder，将设备变为一台LoRaWAN®网关。

该项目的特性如下所示：

• 支持多平台、多架构，如AMD64(x86_64),ARMv8,ARMv7andARMv6架构支持基于SX1301, SX1302, SX1303 and SX1308的LoRa®集中器
• 支持使用SPI和USB接口的集中器
• 兼容使用TheThingsStack（communityedition/TTNv3）或者是ChirpstackLNS等LoRa®网络服务器
• 一键部署，同时可配置度高
• 支持使用Balena部署，方便集群管理

应用示例

下面我会以频段为US915的RAK5146集中器的SPI版本为例子，向大家展示如何使用docker-compose，实现一键部署LoRaWAN®UDP packet forwarder。

前期准备

硬件准备：

• RAK5146集中器
• 树莓派3/4/CM3/CM4（CM3或者CM4需要对应的载板）或者任意其他有PCIe/GPIO的arm平台或者x86平台
• 如果你的host设备上没有PCIe接口，需要使用一个额外的RAK2287PiHAT板载PCle连接器

软件准备：

• 在本地预安装了docker和docker-compose，以及相关的依赖（docker和docker-compose的安装十分简单，请参照官方文档。

具体步骤如下所示：

• 新建一个文件夹，并在文件夹中新建一个名叫docker-compose.yml的文件：

mkdir example
cd example
nano docker-compose.yml

• 接着将下列内容粘贴进该文件并保存：

version: '3.7'

services:

   udp-packet-forwarder:
     image: rakwireless/udp-packet-forwarder:latest
     container_name: udp-packet-forwarder
     restart: unless-stopped
     devices:
        -/dev/spidev0.0
    volumes:
       -/sys:/sys
    environment:
#	     MODEL: "RAK5146"	              #该镜像可根据Rakwireless集中器型号自动配置接口等
       CONCENTRATOR: "SX1303"	    #第三方集中器需要依次定义CONCENTRATOR、INTERFACE等变量，例如RAK5146是基于SX1303芯片
       INTERFACE: "SPI"
       RADIO_DEV: "/dev/spidev0.0"
       BAND: "us_902_928"            #此处以US915为例，根据集中器支持频段修改即可
       TTN_REGION: "eu1"	            #如使用TTS作为ns，默认使用eu1服务器，可按需修改
#     	  SERVER_HOST: "10.2.21.27" #如果不使用TTS，则修改为您自己ns的地址
#	      SERVER_PORT: "1700"         #同上

• 保存后，在终端同一个目录下中执行如下命令：

pi@rasperry:docker-compose up
#如果安装了新版docker compose，请运行如下命令
docker compose up

如果配置正确的话，你将看到如下的log，其中包含了网关的EUI，以及后续TTS的ns地址。

网关的EUI可以通过在终端运行以下命令获取：

docker exec -it udp-packet-forwarder ./get_eui.sh

光在网关上部署udp-packet-forwarder可不够，你还需要配置网络服务器（ns），此处我们以TheThingsStack (TTS)为例：

复制上述红色高亮的地址eu1.cloud.thethings.network，使用你的浏览器访问该地址，注册账号后，你将看到TTS 的网关和应用配置页面：

接下来你需要按照页面上的操作提示，依次进行以下操作：

1. 点击Go to Gateway
2. 点击Add Gateway
3. 依次填入网关的信息，例如ID，名字，EUI，以及频段
4. 点击页面下方的Create Gateway 来完成网关的创建

完成以上步骤后，请等待片刻，稍后网关将自动连上TTS网络服务器。连接成功后，网关会有如下log：

而在TTS网络服务器侧，则可以看到网关入网的提示：

以上就是最基础、也最常见的一种部署LoRaWAN®网关的方式。此外，瑞科慧联还提供了基于该镜像的多种应用案例，包括双频段网关、接入influxdb数据库和Grafana图形化面板、接入TagoCore的案例等等，具体可以参考其Github代码仓库。

大家可以参考代码仓库中的开源应用案例，只需要稍加修改、就能打造出属于你自己的解决方案。