2019-05-17 (Fri)
IBM DeveloperサイトでThe Things Networkを使いながらIoTシステム構築するTipsがサイトにアップされてましたので、下記にてご紹介します。
**Raspberry Pi、センサー、マイクロコントローラー、Watson IoT Platform を構成して、長距離対応 IoT システムを構築する**
＊IoTシステムの概要
The Things Network の提供している LoRaWAN ネットワークを利用するハードウェア・プラットフォームをセットアップする方法を学んでください。このコード・パターンで説明しているのは、LoRaWAN ネットワーキングによってリソースに制約がある複数のデバイスをワイヤレスでつなげ、これらのデバイスから IoT プロジェクト用のデータを物理層またはネットワーク層で収集した後、そのデータを Watson IoT Platform にパブリッシュする方法です。LoRaWAN は、モノのインターネットを対象に設計された、長距離 (最適な条件では最大 10km) 対応のワイヤレス・ネットワーク・プロトコルです。このプロトコルを使用すれば、デバイスが互いに通信する際に必要となるバッテリー残量が最小限になります。長距離対応の LoRaWAN を使用することで、スマート・パーキング構造、農業関連のモニタリング、気象条件のトラッキング、資産のトラッキングといった大規模なプロジェクトのデプロイメントが可能になります。
各 LoRa ネットワークは、「ゲートウェイ」と 1 つ以上の「ノード」で構成されます。LoRa ネットワークでは、各ノードがゲートウェイと直接通信するスター型トポロジーが採用されています。したがって、ノードごとのゲートウェイ接続を使用してデータを送受信できます。ゲートウェイでは、デバイスから受信したデータを処理できるよう、データを読み取り可能な形式に変換してから IoT プラットフォームに送信することができます。
このパターンを完了すると、以下の方法がわかるようになります。
・LoRaWAN ゲートウェイとして機能するハードウェアを追加して Raspberry Pi をアセンブルする
・LoRaWAN ネットワークを使用した IoT またはスマート・シティーのセットアップに最適なセンサーを判断する
・LoRaWAN をサポートするようにマイクロコントローラーを構成する。この例でのマイクロコントローラーは、接続されたセンサーからデータを収集し、LoRa パケットを使用して、収集したデータをゲートウェイにワイヤレスで送信するハードウェアです。このパターンではマイクロコントローラーとして Adafruit LoRa の「Feather」を使用しますが、Arduino Uno や MakerFocus LoRa ボードなどの別のボードを使用することもできます。
・LoRaWAN パケットをゲートウェイから Watson IoT Platform に転送する
・Watson IoT Platform (または React Web アプリケーション) 内でデータを視覚化する
・センサー・データをデータベース内に維持する
・データを分析アルゴリズムや予測アルゴリズムに取り込む
＊IoTシステムフロー図
①LoRaWAN のエンド・ノードに電源が入り、センサーから値がサンプリングされます。そのデータがゲートウェイに送信されます。このプロセスは、ユーザーが設定する間隔で繰り返されます。
②ゲートウェイが LoRa パケットを受信して「The Things Network」(TTN) に転送します。
③TTN が LoRa パケットを処理し、パケットが認証済みデバイスから送信されたものであることを確認します。
④ゲートウェイが TTN MQTT ブローカーから JSON オブジェクトを受信します。この JSON オブジェクトに、LoRa ペイロードが格納されています。
⑤ゲートウェイが JSON オブジェクト内の LoRa ペイロードを (Base64 から整数/プレーン・テキストに) デコードします。この更新後のJSON オブジェクトを、Watson IoT Platform にパブリッシュします。
⑥Watson IoT Platform が JSON を受信し、ダッシュボードをセンサー・データで更新するとともに、センサー・データを Cloudant Database 内に維持します。
＊IBMデベロッパーサイト
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
https://developer.ibm.com/jp/patterns/set-up-lorawan-iot-gateway-hardware/
さっそくTTN Niigataの田中さんに既にThe Things Networkに格納しているペイロードを④のMQTTコマンドラインをつかい、取得してもらいました。
見事成功！
===============================================================
TanakaTakenori-no-MacBook-Pro:workspace
takenori_tanaka$ mqtt sub -h asia-se.thethings.network –t '+/devices/+/up' -u 'ttn_niigata_app_01'-P 'ttn-account-v2.HOGEHOGEHOGE' -v
ttn_niigata_app_01/devices/ttn_niigata_dev_0001/up {"app_id":"ttn_niigata_app_01","dev_id":"ttn_niigata_dev_0001","hardware_serial":"HOGEHOTE","port":1,"counter":27597,"payload_raw":"HOGEHOGE==","payload_fields":{"relative_humidity_2":58,"temperature_1":28},"metadata":{"time":"2019-05-16T02:21:50.292989862Z","frequency":923.4,"modulation":"LORA","data_rate":"SF10BW125","airtime":370688000,"coding_rate":"4/5","gateways":[{"gtw_id":"HOGEHOGE","timestamp":3988236162,"time":"","channel":0,"rssi":-51,"snr":11,"rf_chain":0,"latitude":37.83516,"longitude":139.11382,"altitude":3}]}}
===============================================================
＊IBM Watson IoT Platformに関する説明
本番運用でIoTシステムを構築する時に有効な方法の１つです。
◆LoRa IoTスターターキットをThe Things Networkで試す パート1：LoRaWANとキットの紹介
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
https://www.rs-online.com/designspark/getting-start-the-lora-iot-starter-kit-with-the-things-network-part1-jp
無免許長距離無線通信ネットワーク LPWANの代表例であるLoRaWANは，センサデバイスとセキュアに通信するため暗号化して通信する仕組みが導入されています。通信開始時は、「アクティベーション」により暗号鍵を交換しますが、この方式にはABPとOTAAの２種類があります。今後、LoRaWANの発展において理解が重要であるこの2種類の方式について解説します。
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
https://www.rs-online.com/designspark/what-is-the-activation-method-on-lorawan-abp-and-otaa-jp
以上
右下の字幕オプションで日本語を選択してご覧ください！
■The Things Network - LoRaWANをみんなでシェアして使う 新刊本好評発売中！
Johan Stokking (左 The Things Network TECH LEAD=CTO）とWienke Geizeman （右 The Things Network CEO)
＊工学社新刊本リンク先
↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
https://www.kohgakusha.co.jp/books/detail/978-4-7775-2043-5
■LoRaWANサクセスキット
↓↓↓↓↓↓↓
http://www.ibeacondo.com/download/LoRaWAN_Success_Kit.pdf
LoRaWANサクセスキットの詳細は下記までお問い合わせください。
◆オープンウェーブお問い合わせページ
↓↓↓↓↓↓↓
https://www.openwave.co.jp/inquiry/
◆詳細はこちらから....
↓↓↓↓↓↓↓
https://www.thethingsnetwork.org/country/japan/
Amazon社AWS部門ソリューションアーキテクト・ディレクターMatt YanchyshynによるThe Things NetworkのB2B版であるThe Things Industriesの現地取材によるユースケースレポートです。
The Things Industriesサイトはこちらから....
↓↓↓↓↓↓↓↓
https://www.thethingsindustries.com
**Raspberry Pi、センサー、マイクロコントローラー、Watson IoT Platform を構成して、長距離対応 IoT システムを構築する**
＊IoTシステムの概要
The Things Network の提供している LoRaWAN ネットワークを利用するハードウェア・プラットフォームをセットアップする方法を学んでください。このコード・パターンで説明しているのは、LoRaWAN ネットワーキングによってリソースに制約がある複数のデバイスをワイヤレスでつなげ、これらのデバイスから IoT プロジェクト用のデータを物理層またはネットワーク層で収集した後、そのデータを Watson IoT Platform にパブリッシュする方法です。LoRaWAN は、モノのインターネットを対象に設計された、長距離 (最適な条件では最大 10km) 対応のワイヤレス・ネットワーク・プロトコルです。このプロトコルを使用すれば、デバイスが互いに通信する際に必要となるバッテリー残量が最小限になります。長距離対応の LoRaWAN を使用することで、スマート・パーキング構造、農業関連のモニタリング、気象条件のトラッキング、資産のトラッキングといった大規模なプロジェクトのデプロイメントが可能になります。
各 LoRa ネットワークは、「ゲートウェイ」と 1 つ以上の「ノード」で構成されます。LoRa ネットワークでは、各ノードがゲートウェイと直接通信するスター型トポロジーが採用されています。したがって、ノードごとのゲートウェイ接続を使用してデータを送受信できます。ゲートウェイでは、デバイスから受信したデータを処理できるよう、データを読み取り可能な形式に変換してから IoT プラットフォームに送信することができます。
このパターンを完了すると、以下の方法がわかるようになります。
・LoRaWAN ゲートウェイとして機能するハードウェアを追加して Raspberry Pi をアセンブルする
・LoRaWAN ネットワークを使用した IoT またはスマート・シティーのセットアップに最適なセンサーを判断する
・LoRaWAN をサポートするようにマイクロコントローラーを構成する。この例でのマイクロコントローラーは、接続されたセンサーからデータを収集し、LoRa パケットを使用して、収集したデータをゲートウェイにワイヤレスで送信するハードウェアです。このパターンではマイクロコントローラーとして Adafruit LoRa の「Feather」を使用しますが、Arduino Uno や MakerFocus LoRa ボードなどの別のボードを使用することもできます。
・LoRaWAN パケットをゲートウェイから Watson IoT Platform に転送する
・Watson IoT Platform (または React Web アプリケーション) 内でデータを視覚化する
・センサー・データをデータベース内に維持する
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＊IoTシステムフロー図
①LoRaWAN のエンド・ノードに電源が入り、センサーから値がサンプリングされます。そのデータがゲートウェイに送信されます。このプロセスは、ユーザーが設定する間隔で繰り返されます。
②ゲートウェイが LoRa パケットを受信して「The Things Network」(TTN) に転送します。
③TTN が LoRa パケットを処理し、パケットが認証済みデバイスから送信されたものであることを確認します。
④ゲートウェイが TTN MQTT ブローカーから JSON オブジェクトを受信します。この JSON オブジェクトに、LoRa ペイロードが格納されています。
⑤ゲートウェイが JSON オブジェクト内の LoRa ペイロードを (Base64 から整数/プレーン・テキストに) デコードします。この更新後のJSON オブジェクトを、Watson IoT Platform にパブリッシュします。
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ttn_niigata_app_01/devices/ttn_niigata_dev_0001/up {"app_id":"ttn_niigata_app_01","dev_id":"ttn_niigata_dev_0001","hardware_serial":"HOGEHOTE","port":1,"counter":27597,"payload_raw":"HOGEHOGE==","payload_fields":{"relative_humidity_2":58,"temperature_1":28},"metadata":{"time":"2019-05-16T02:21:50.292989862Z","frequency":923.4,"modulation":"LORA","data_rate":"SF10BW125","airtime":370688000,"coding_rate":"4/5","gateways":[{"gtw_id":"HOGEHOGE","timestamp":3988236162,"time":"","channel":0,"rssi":-51,"snr":11,"rf_chain":0,"latitude":37.83516,"longitude":139.11382,"altitude":3}]}}
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＊IBM Watson IoT Platformに関する説明
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無免許長距離無線通信ネットワーク LPWANの代表例であるLoRaWANは，センサデバイスとセキュアに通信するため暗号化して通信する仕組みが導入されています。通信開始時は、「アクティベーション」により暗号鍵を交換しますが、この方式にはABPとOTAAの２種類があります。今後、LoRaWANの発展において理解が重要であるこの2種類の方式について解説します。
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■The Things Network - LoRaWANをみんなでシェアして使う 新刊本好評発売中！
Johan Stokking (左 The Things Network TECH LEAD=CTO）とWienke Geizeman （右 The Things Network CEO)
＊工学社新刊本リンク先
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https://www.kohgakusha.co.jp/books/detail/978-4-7775-2043-5
■LoRaWANサクセスキット
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http://www.ibeacondo.com/download/LoRaWAN_Success_Kit.pdf
LoRaWANサクセスキットの詳細は下記までお問い合わせください。
◆オープンウェーブお問い合わせページ
↓↓↓↓↓↓↓
https://www.openwave.co.jp/inquiry/
◆詳細はこちらから....
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https://www.thethingsnetwork.org/country/japan/
Amazon社AWS部門ソリューションアーキテクト・ディレクターMatt YanchyshynによるThe Things NetworkのB2B版であるThe Things Industriesの現地取材によるユースケースレポートです。
The Things Industriesサイトはこちらから....
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