Para integrar esta red a IOT en esquema abierto se ha seleccionado como gestor de gateways a ChirpStack, pues se integra a la gestión de paquetes y al gestor de mensajes MQTT versión Mosquitto.
De esta forma se genera un punto intermedio para integrar las conexiones con otros brokers de forma simplificada.
Dado que el servidor MQTT es parte del IOT Esquema Abierto, las instrucciones de instalación y configuración ya se encuentran descritas en:
Para el módulo HT-M01, el fabricante Heltec publicó una aplicación para gestionar los paquetes denominado packet-forwarder, encargada de reenviar los paquetes a un administrador de gateways.
Los datos recibidos por el módulo gateway son reenviados por SPI o el puerto USB hacia la red local o internet usando el aplicativo instalado en un Raspberry Pi.
En las pruebas con USB se encontró que para reiniciar el módulo HT-M01 es necesario presionar el botón Reset, mientras que en el modo SPI se podía realizar de forma remota, por lo que se prefiere configurar el modo SPI.
Activar interface SPI
En Raspberry OS la interface SPI requiere activarse para su uso con la siguiente instrucción:
sudo raspi-config
Que permite seleccionar de una ventana las opciones de interface
para luego activar SPI
Conexión mediante SPI
Las instrucciones paso a paso se describen más adelante, para la ultima instrucción hay que tener disponible la configuración de región. Para el caso de Ecuador es US915.
Cada instrucción se debe realizar en secuencia, el el penúltimo paso se obtiene el Gateway _id, que será usado para registrar el mini gateway en el servidor de red y aplicaciones.
Nota 2026-03: En Raspbian OS se recomienda usar un nombre de usuario diferente de "pi", por lo que se deben ajustar las direcciones en las instrucciones al usuario en las ultimas instrucciones.
En el directorio "lorasdk" Edite el archivo "install.sh" y "lrgateway.service" para evitar errores de donde se encuentra el archivo. Por ejemplo en install.sh, se editan las líneas con sudo nano install.sh
actualizado los archivos, se puede continuar con las correcciones en los directorios:
# This package will create a "lrgateway" service in Raspberry Pi cd /home/pi/lora/lora_gateway make clean all cd /home/pi/lora/packet_forwarder make clean all cd /home/pi/lora/lorasdk chmod +x install.sh ./install.sh #Run the script. After the script is run, it will create a # service named "lrgateway". The purpose is to make the lora driver # and data forwarding program run automatically at startup. sudo cp -f /home/pi/lora/lorasdk/global_conf_US915.json /home/pi/lora/packet_forwarder/lora_pkt_fwd/global_conf.json #the "global_conf_US915.json" may need change to your need.
Cambios para Raspberry pi OS Trixie 2026-03
En la versión Bookworm y Trixie, las instrucciones para manejar GPIOs han migrado a pinctrl, por lo que se debe actualizar el archivo /lora/packet_forwarder/lora_pkt_fwd.sh
# Force bypassing auto update of Gateway_ID in JSON conf file IOT_SK_GWID_UPDATE=true
# The reset pin of SX1301 is wired with RPi GPIO2 IOT_SK_SX1301_RESET_PIN=17
# set GPIO 17 as output echo "out" #> /sys/class/gpio/gpio$IOT_SK_SX1301_RESET_PIN/direction; WAIT_GPIO
# write output for SX1301 reset pinctrl set 17 op dh WAIT_GPIO pinctrl get 17 echo "1" #> /sys/class/gpio/gpio$IOT_SK_SX1301_RESET_PIN/value; WAIT_GPIO pinctrl set 17 op dl pinctrl get 17 WAIT_GPIO echo "0" #> /sys/class/gpio/gpio$IOT_SK_SX1301_RESET_PIN/value; WAIT_GPIO # set GPIO 17 as input pinctrl set 17 ip pinctrl get 17 WAIT_GPIO echo "in" #> /sys/class/gpio/gpio$IOT_SK_SX1301_RESET_PIN/direction; WAIT_GPIO }
iot_sk_term() { echo "iot_sk_term" # cleanup GPIO 17 pinctrl get 17 echo " term reiniciando" if [ -d /sys/class/gpio/gpio$IOT_SK_SX1301_RESET_PIN ] then pinctrl get 17 echo " iot_sk_term en if "$IOT_SK_SX1301_RESET_PIN" ..." #> /sys/class/gpio/unexport; WAIT_GPIO fi }
Conexión al puerto USB
Las instrucciones son muy semejantes al proceso anterior, para la ultima instrucción hay que tener disponible la configuración de región. Para el caso de Ecuador es US915.
Cada instrucción se debe realizar en secuencia, el el penúltimo paso se obtiene el Gateway _id, que será usado para registrar el mini gateway en el servidor de red y aplicaciones
Si el módulo fue instalado en el proceso anterior, no es necesario ejecutar esta sección
mkdir lora
cd lora
sudo apt-get update
sudo apt-get install git
git clone https://github.com/Lora-net/picoGW_hal.git
git clone https://github.com/Lora-net/picoGW_packet_forwarder.git
git clone https://github.com/HelTecAutomation/picolorasdk.git
cd /home/pi/lora/picoGW_hal
make clean all
cd /home/pi/lora/picoGW_packet_forwarder
make clean all
cd /home/pi/lora/picolorasdk
chmod +x install.sh
./install.sh
#Run this script will create a service named "lrgateway". The purpose is to make the lora driver and data forwarding program run automatically at startup.
sudo cp -f /home/pi/lora/picolorasdk/global_conf_US915.json /home/pi/lora/picoGW_packet_forwarder/lora_pkt_fwd/global_conf.json
#Put the configuration file on the specified path
Estado de Packet-forwarder
Las instrucciones de instalación se encuentran en:
HT-M01 Mini LoRa Gateway Quick Start. Heltec.org. Revisado Septiembre 2023
El archivo local contiene la identificación del gateway obtenida luego de ejecutar la línea ./install.sh del proceso anterior. El archivo global contiene la información de la región y las frecuencias usadas.
El archivo "global_conf.json" se configura el servidor donde se encuentra el gateway-bridge usando el parámetro "server_address". Si se encuentra en el mismo Raspberry Pi que el Packet-forwarder se usa "localhost", sino con la dirección IP respectiva. También hay que actualizar los parámetros para el "gateway_ID" obtenido al final del proceso al instalar el packet-forwarder.
"gateway_conf": {
"gateway_ID": "3532363324003700",
/* change with default server address/ports, or overwrite in local_conf.json */
"server_address": "192.168.10.50",
"serv_port_up": 1700,
"serv_port_down": 1700,
/* adjust the following parameters for your network */
"keepalive_interval": 10,
"stat_interval": 30,
"push_timeout_ms": 100,
/* forward only valid packets */
"forward_crc_valid": true,
"forward_crc_error": false,
"forward_crc_disabled": false
}
Conexión a TTN
El archivo "global_conf.json" se configura para un servidor TTN de la regíon, revisar los datos apropiador para "gateway_ID" y "server_address".
"gateway_conf": {
"gateway_ID": "3532363324003700",
/* change with default server address/ports, or overwrite in local_conf.json */
"server_address": "router.us.thethings.network",
"serv_port_up": 1700,
"serv_port_down": 1700,
/* adjust the following parameters for your network */
"keepalive_interval": 10,
"stat_interval": 30,
"push_timeout_ms": 100,
/* forward only valid packets */
"forward_crc_valid": true,
"forward_crc_error": false,
"forward_crc_disabled": false
}
Durante la implementación realizada, no se disponía del adaptador por lo que se probó construir un adaptador usando una placa perforada, teniendo los mismos resultados que con la placa de HELTEC.
El Kit de conexión del fabricante como referencia se muestra a continuacion:
El esquema abierto para un gateway LoRa de bajo costo, desagrega e interconecta componentes de hardware y software.
El mini-gateway es modular, el componente de software para la gestión de gateways y paquete de datos se implementa sobre un Raspberry Pi, conectado por Ethernet a la red local y con dirección IP fija.
En el manejo de software se prioriza integrar la gestión de dispositivos usando mensajes MQTT y de esta manera simplificar la integración al broker del esquema IoT general.
Componentes
El punto de partida la propuesta es gateway entre LoRa y Ethernet/Wifi. El fabricante Heltec presenta un "mini-Gateway" con el Módulo HT-M01. El módulo de hardware se conecta por medio del software "Packet-forwarder" (en un Raspbery Pi) hacia un administrador de gateways que puede estar en la red local (ChirpStack) o en la nube (The Things Network).
La conexión del módulo HT-M01 se puede realizar con SPI usando una placa de conexión hacia el Raspberry Pi. Si no se tiene la placa, también se la puede construir siguiendo las instrucciones en:
El proceso de instalación del Raspberry Pi se encuentra descrito en la Raspberry Pi OS-Instalar.
Packet-forwarder se instala siguiendo las instrucciones del fabricante.
Inicialmente se usó USB como conexión del módulo Heltec HT-M01, luego se usó SPI solo para comprobar las modalidades de implementación. Se utiliza SPI en la versión de operación regular.
Conexión entre componentes
módulo Heltec HT-M01 y Raspberry, SPI o USB
Ethernet desde la Raspberry Pi , usando dirección fija
La conexión Ethernet facilita la comunicación con el esquema existente y en operación, facilitando la ubicación de los componentes de software en otros "servidores" en los Raspberry Pi.
Hardware con Raspberry pi Zero y adaptador Ethernet
Para el caso de usar mas de un Gateway LoRa con Raspberry Pi Zero que no tiene conector Ethernet, se requiere un adaptador USB a Ethernet.
Algunos adaptadores USB a Ethernet "económicos" tienen la misma dirección Mac que al utilizar varios en una red local (todos en el mismo segmento) genera inconvenientes en la comunicación.
La dirección MAC se puede revisar con la instrucción:
