Raspberry Piで低コストLoRaシングルチャネルゲートウェイを構築

ストーリー

概要

近くにゲートウェイがなくてもLoRaWANを試したい場合、このチュートリアルでは10ドルのLoRaモジュールとRaspberry Piを完全に機能するシングルチャネルゲートウェイに変えます。

RFM95Wの準備

RFM95Wは低コスト・高性能なLoRaトランシーバーです。以下の手順でPiに配線します。

• メス-メスジャンパーワイヤー4本を半分に切り、8本の4インチストランドを作成。各露出端から1/8インチの絶縁を剥く。
• 各ワイヤーをRFM95Wの対応ピンにはんだ付け：
  • DI00
  • 3.3V
  • MISO
  • MOSI
  • SCK
  • RESET
  • NSS
  • GND（MISO隣）
• シンプルなダイポールアンテナを作成：18ゲージ単芯線を2本、83mmにカットし、片端から2mm絶縁を剥いて、一方をANTピン、もう一方をANT隣のGNDピンにはんだ付け。

RFM95WをRaspberry Piに接続

Piの40ピンヘッダー（公式ピンアウトガイド参照）を使用し、モジュールのSPIピンをPiに接続。正確なピンマッピングは元チュートリアルの画像で提供されています。

Raspberry Piソフトウェアのセットアップ

以下の手順はRaspbian（現Raspberry Pi OS）がインストール済みであることを前提としています。

1. piユーザーでログイン。
2. ゲートウェイコードをクローン：

   git clone https://github.com/tftelkamp/single_chan_pkt_fwd

3. raspi-configでSPIを有効化：

   sudo raspi-config # Interfacing Options → SPI → Enable
   sudo shutdown -r now

4. WiringPiをインストール：

   sudo apt-get install wiringpi

5. ゲートウェイコードを設定：

   cd ~/single_chan_pkt_fwd
   nano main.cpp

   地域に合わせてサーバーと周波数を調整。米国の例：

   #define SERVER1 "13.66.213.36" // router.us.thethings.network
   uint32_t freq = 902300000; // 902.3 MHz

6. コンパイル：

   make

7. 実行してゲートウェイIDを表示：

   sudo ./single_chan_pkt_fwd

   表示されるGateway EUIをコピー。

8. The Things Network (TTN)にゲートウェイを登録：
   1. console.thethingsnetwork.orgでサインイン。
   2. Gateways → + Register gateway → Bridgeを選択。
   3. 先ほどコピーしたGateway EUIを貼り付け。
   4. 登録完了。

   おめでとうございます – あなたのゲートウェイがTTNでライブになりました！

9. 実際の運用でゲートウェイを起動：

   sudo ./single_chan_pkt_fwd

   ステータスメッセージを監視し、TTNコンソールで接続を確認。

シングルチャネルゲートウェイに接続できるもの

• Pycom LoPyモジュール – 公式ガイド参照。
• その他のLoRaエンドノード（センサー、マイコンなど） – 同じチャネルにチューニングするだけ。
• 将来的な拡張：チャネル追加やマルチチャネルゲートウェイへのアップグレード。