ChirpStack é um servidor de rede LoRaWAN de código aberto que permite a comunicação entre dispositivos e aplicativos LoRaWAN. Possui um conjunto completo de componentes, incluindo servidor de rede, gateway bridge e servidor de aplicativos, que podem ser usados para configurar e gerenciar uma rede LoRaWAN.
LoRaWAN é um protocolo de camada de rede mantido pela LoRa Alliance para gerenciar a comunicação de dados em redes LoRa sem fio.
ChirpStack oferece um kit de ferramentas de desenvolvimento LoRaWAN abrangente que abrange todos os componentes essenciais de uma rede LoRaWAN, exceto os próprios nós. Este pacote de software fornece uma solução robusta para criar e gerenciar redes LoRaWAN.
Aqui está um resumo de seus componentes principais:
1. Concentrador ChirpStack: lida com a comunicação entre dispositivos (nós) e hardware de gateway. Gerencia a transmissão de dados dos nós LoRaWAN para os gateways, otimizando a recepção e roteamento dos dados.
2. Ponte de gateway ChirpStack: atua como intermediário, facilitando a comunicação perfeita entre o hardware do gateway (especificamente, o ChirpStack Concentratord) e o servidor de rede. Ele garante gerenciamento e transmissão adequados de dados para uma operação de rede eficaz.
3. Servidor de rede ChirpStack: gerencia toda a rede, incluindo ativação dos dispositivos, roteamento de dados e comunicação com os nós. É fundamental manter uma comunicação clara e bidirecional dentro da rede LoRaWAN.
4. Servidor de aplicativos ChirpStack: oferece um link crucial entre o servidor de rede e aplicativos ou serviços externos. Ele gerencia o processamento, armazenamento e integração de dados com bancos de dados e painéis, facilitando a interação perfeita entre a rede LoRaWAN e aplicativos externos.
Juntos, esses componentes formam um ecossistema LoRaWAN abrangente, cobrindo todo o espectro – comunicação dispositivo-gateway, gerenciamento de rede, ativação de dispositivo, transmissão de mensagens e integração com aplicativos externos.
ChirpStack oferece uma base sólida para a construção e operação de redes LoRaWAN, permitindo comunicação eficiente e segura para uma variedade de aplicações de Internet das Coisas (IoT).
Vamos considerar cada componente com mais detalhes.
Concentrador ChirpStack
Este componente ChirpStack serve como um daemon concentrador LoRa de código aberto. Sua função principal é gerenciar e processar com eficiência os dados transmitidos por dispositivos LoRa, comumente conhecidos como nós. Ele serve como um intermediário que lida habilmente com a recepção de dados originados de vários nós LoRa e orquestra uma transmissão contínua para os respectivos gateways dentro da rede LoRa.
Ao aproveitar uma API baseada em ZeroMQ, o ChirpStack Concentratord estabelece um canal de comunicação confiável que permite uma interação suave entre os nós LoRa e o hardware de gateway. Seus recursos incluem agregação de dados, sincronização de tempo e correção de erros — garantindo o roteamento preciso e otimizado de informações dos nós para os gateways correspondentes.
ChirpStack Concentratord é essencial para melhorar a eficiência geral e a confiabilidade dos sistemas de comunicação baseados em LoRa. Seu foco dedicado no gerenciamento do fluxo de dados de nós LoRa para gateways mostra sua importância como um componente crítico dentro da intrincada arquitetura de rede.
A ponte de gateway ChirpStack
Esta ponte gateway do ecossistema LoRaWAN é um intermediário vital, facilitando a comunicação entre o gateway LoRaWAN e o servidor de rede. Ele traduz dados do Semtech UDP Packet Forwarder ou Semtech Basics Station para o formato MQTT, garantindo compatibilidade e coesão.
Os seguintes back-ends do Packet Forwarder são fornecidos:
1. Concentrador ChirpStack
2. Encaminhador de pacotes UDP Semtech
3. Encaminhador de pacotes de estação básica
Distinguido pela sua natureza de código aberto, o ChirpStack Gateway Bridge encapsula os princípios de colaboração e inovação, sublinhando a sua adaptabilidade a diversos ambientes. Essa ponte versátil pode ser integrada ao hardware do gateway ou hospedada na infraestrutura em nuvem, oferecendo flexibilidade às operadoras de rede.
As seguintes integrações são oferecidas:
- Corretor MQTT genérico
- Ponte MQTT Cloud IoT Core do GCP
- Ponte MQTT do Hub IoT do Azure
Ao converter as mensagens recebidas em MQTT, o ChirpStack Gateway Bridge harmoniza essencialmente os componentes distintos da arquitetura LoRaWAN. Sua capacidade de converter e transmitir dados é fundamental para garantir uma comunicação eficaz entre o gateway e o Network Server.
O servidor de rede ChirpStack
No centro da infraestrutura LoRaWAN está o ChirpStack Network Server, um orquestrador sofisticado responsável pela coordenação entre a rede e sua infinidade de dispositivos conectados. Este componente integral assume o papel de um maestro astuto, supervisionando e regulando a intrincada sinfonia da troca de dados.
O ChirpStack Network Server desempenha uma função de custódia na integridade dos dados. Ele emprega protocolos de criptografia e descriptografia para salvaguardar a confidencialidade das mensagens transmitidas pela rede. Além disso, o servidor direciona essas mensagens para seus terminais designados, garantindo um processo de roteamento eficiente e livre de erros.
O Network Server também oferece a opção entre implantação baseada em nuvem ou instanciação local, garantindo às partes interessadas autonomia para implementá-lo de acordo com seus requisitos operacionais exclusivos.
É importante notar que o ChirpStack adota um espírito de código aberto, acompanhado por uma interface web projetada intuitivamente. Os administradores de rede recebem recursos abrangentes de gerenciamento, supervisão de dispositivos, criação de rede e integração com serviços de nuvem importantes.
Como um centro nervoso, esta interface capacita as partes interessadas com controle centralizado sobre seu ecossistema LoRaWAN.
O servidor de aplicativos ChirpStack
O Application Server é um gateway essencial, facilitando a interação entre aplicativos externos e a intrincada rede LoRaWAN. Tem uma função multifacetada que começa com o recebimento de dados do Network Server. Posteriormente, ele processa os dados, preparando as informações para transmissão posterior ao aplicativo designado.
Juntamente com a sua função centrada em dados, o Application Server também assume a responsabilidade do gerenciamento de dispositivos, uma tarefa essencial dentro do ecossistema LoRaWAN. Ele coordena o provisionamento, a ativação e o monitoramento de dispositivos para uma infraestrutura de rede meticulosamente gerenciada.
Além disso, o servidor funciona como um nexo para integração de aplicações, oferecendo uma estrutura tubular através da qual os dados são transportados para diversas aplicações externas. Sua função se estende ao armazenamento de dados, onde arquiva com segurança informações cruciais, formando um repositório para análise e referência histórica.
A adaptabilidade do ChirpStack Application Server é notável, pois fornece opções de implantação para ambientes de nuvem e de servidor local. Essa flexibilidade garante que as partes interessadas possam adaptar a implantação do servidor de acordo com seu contexto operacional específico.
Conclusão
A criação de um gateway LoRaWAN usando ChirpStack OS envolve principalmente o software. Uma opção é configurar o ChirpStack OS no hardware do gateway, junto com um concentrador Lora para comunicação. Uma alternativa mais fácil é usar um gateway pré-construído e adicionar o software ChirpStack Gateway Bridge para vinculá-lo ao ChirpStack Network Server.
Lembre-se de que é o software que é crucial. O hardware gira principalmente em torno de um concentrador Lora para que o gateway funcione de maneira eficaz.
