LoRa + TTN Instalando un Gateway de exteriores

by TCRobotics

(Esta entrada es una continuación de LoRa + TTN: comunicando cosas con Internet)

Ya has hecho tus primeras pruebas con LoRa, sabes la diferencia entre LoRa y LoRaWAN, incluso te has montado un pequeño gateway monocanal. Ha llegado el momento de montar un gateway multicanal, y tienes la opción de montarlo en el exterior. O simplemente quieres “exteriorizar” tu gateway de interior.

Si cumples alguna o todas las afirmaciones anteriores, esta entrada te interesa! Igual sacas un par de buenas ideas. Te contaré mi experiencia instalando el primer gateway TTN de exteriores de Coruña.

Empezamos!

Esta es fácil, la tecnología LoRa como mejor funciona es en visión directa sin obstáculos. Si tienes el gateway en el interior, tendrás obstáculos como paredes, ventanas y la propia estructura de la construcción.

Instalando el gateway en el exterior mejoras la visión directa, incluso, si utilizas algún tipo de mástil puedes aumentar la altura (cubriendo así más área) y evitar el efecto de apantallamiento del propio edificio o construcción.

Además podrás instalarle una antena mucho más grande que mejorará la recepción.

Hay multitud de opciones, incluso ya preparadas para exterior (€), mi recomendación es que utilices uno basado en Raspberry Pi, de esta manera podrás usar software abierto, cacharrear y disponer de un ecosistema con un montón de accesorios y usuarios.

Personalmente yo estoy encantado con la compañía RAK Wireless. Basada en china, diseña constantemente nuevos productos pensando en la comunidad maker y dispone de buena documentación así como software. En su catálogo tiene desde modulos modulos conectables por usb así como shields (o HATs) para raspi o gateways completos como la gama Pilot. Además los precios de sus productos están bastante ajustados. Tienen tienda en Aliexpress y venden también por Amazon.

Para nuestra instalación utilizamos un gateway Pilot RAK831 ya que lo teníamos hace tiempo en BricoLabs para pruebas en interior.

Cuando instalamos equipos en el exterior suelen estar en terrazas, tejados o sitios con difícil acceso, te recomiendo que construyas tu gateway pensando en no volver tener que tocarlo en mucho tiempo. Por esto mismo no puedo dejar de desaconsejarte el uso de WiFi. Si lo conectas por WiFi prepárate para estar una y otra vez subiendo a ver que leches le pasa o por que se te desconecta de manera periódica. Que no se diga que no te he avisado!

La mejor opción, para mí, es utilizar POE (Power Over Ethernet), esta tecnología permite alimentar tu cacharro por el mismo cable de ethernet que le proporciona conexión a internet. Solo necesitarás un único cable, simplificas la instalación, podrás usar cables largos y todo por más o menos el mismo precio de un buen cargador.

Si tu router ya tiene POE enhorabuena! Te acabas de ahorrar unos 8€, si no tiene tendrás que conseguir un inyector POE. Ojo al comprar, hay de varias tensiones, te recomiendo usar uno de 48V ya que al usar un voltaje alto reduces la corriente y por tanto las perdidas de energía en el cable.

Del lado del gateway lo más fácil es utilizar un splitter, que toma la alimentación del cable y con una pequeña fuente de alimentación la convierte al voltaje adecuado. Otra vez es importante poner ojo en que soporte 48V y pueda proporcionar la suficiente corriente para nuestro gateway.

No, si tomas un par de medidas:

• Utiliza una caja estanca al menos IP65 e idealmente IP67.
  • Para proteger la electrónica de lluvia y polvo. El grado IP caracteriza la proteccion contra la entrada de elementos solidos y líquidos. IP65 indica protección contra sólidos total y contra chorros de líquidos mientras que IP67 soportaría también una inmersión completa durante 30 minutos.
• Evita los colores oscuros en los elementos a la intemperie.
  • Los colores claros reflejan más la radiación solar y por lo tanto se calientan menos.
• Utiliza prensaestopas para los cables que salgan de la caja.
  • Los prensaestopas suelen tener un grado IP68, por lo que no entrará agua ni polvo.
  • Para buscar y comprarlos puedes utilizar su nombre en inglés “Cable gland”.
  • Para utilizarlos con el cable de ethernet tendrías que primero cortar el cable, pasarlo por el prensaestopa y luego crimpar un conector dentro de la caja. Sin embargo existen versiones que incluyen un conector hembra RJ45. Son un poco más caros pero valen la pena ya que te permite que la caja no quede “esposada” al cable. Tienes un enlace en la sección lista de materiales.
• Fija los elementos y cables dentro de la caja de manera ordenada y limpia.
  • Esto permitirá el flujo del aire y la refrigeración de los elementos. Por esto mismo es mejor una caja un poco grande que una caja demasiado ajustada al tamaño de los elementos.
• Instala un compensador de presión.
  • Es un elemento con una membrana que permite el paso del aire pero no del agua, suelen ser IP67.
  • Su función es esencial para las cajas estancas, al variar la presión exterior respecto a la interior se puede formar condensación dentro de la caja, el compensador evita estas diferencias de presión y por lo tanto la condensación.
  • Es un artículo a veces complicado de encontrar, por que cada uno le llama de una manera, puedes buscarlo con los siguientes términos: “vent plug” “ventilation plug” “vent valve” “pressure vent” “pressure equalizator”… En la lista de materiales tienes enlace!
• Incluye dentro de la caja algunas bolsitas deshumidificadoras
  • Esta recomendación puede ser un poco supersticiosa, hay gente que está en contra y otra a favor. En principio su función es que si hay algo de humedad o agua dentro de la caja, las bolsitas la absorban y la alejen de nuestros preciados cacharros.
  • Estas bolsitas suelen venir en las cajas de diversos productos de consumo, normalmente con inscripciones como “SILICA-GEL DO NOT EAT”.
  • Yo por si acaso puse un par de ellas, ya os contaré como fué…

Esta es la lista de los materiales utilizados en nuestro gateway de exterior, puedes tomarlo como referencia, pero ten en cuenta que cuando leas esta guía los elementos pueden estar desfasados o ya no estar disponibles!

• Gateway, en nuestro caso un RAK831 Pilot, el modelo actual del mismo es el RAK7243 Pilot (190€) Link
• Caja estanca IP65 (16€) Link
• Antena RAK 868MHz 6dB (34€) Link o el nuevo modelo (40€) Link
• Pigtail conector antena tipo N hembra a RP-SMA macho 20cm Waterproof (4€) Link
• Compensador de presión M12 IP68 (1€/ud) Link
• Inyector POE 48V 24W enchufe europeo (6€) Link
• Splitter POE 48V 2.4A salida micro USB (8€) Link
• Prensaestopas
  • Prensaestopas RJ45, para no tener que crimpar cable (4€) Link
  • Prensaestopas cable, crimpado obligatorio, M12 o PG7 (<1€/ud) Link

A BricoLabs por proporcionar el gateway.

A Félix por permitir la instalación del gateway en su terraza con magnífica visión directa de la ciudad y por proporcionar conectividad a internet 24/7.

A los miembros de BricoLabs Scrawny e Iraisy por ayudar en la instalación.

A la comunidad de The Things Network por crear la red abierta y por lo tanto favorecer el aprendizaje y evolución de la tecnología.

Este artículo ha sido elaborado experimentalmente por TCRobotics desde un teléfono móvil en la playa de Riazor tomando el sol