Membuat Gateway LoRa dengan Modul RAK831 pada Raspberry 3 – Panduan Langkah demi Langkah

Panduan ini memandu Anda melalui setiap langkah untuk menyala­kan modul Gateway LoRa RAK831 pada Raspberry Pi 3 menggunakan Wi‑Fi sebagai backhaul.

Pendahuluan

Dirancang untuk pengembang yang ingin membuat gateway LoRa kustom, tutorial ini mengasumsikan Anda memiliki kesetaraan dasar dengan ekosistem Raspberry Pi, pin GPIO‑nya, dan sistem operasi berbasis Debian yang hadir bersamanya. Mari kita mulai.

Apa itu LoRa?

LoRa Alliance™ teknologi memaksa LoRaWAN™—spesifikasi Jaringan Area Luas Hemat Daya (LPWAN) yang mendukung perangkat IoT berbateri di skala regional, nasional, atau global. LoRaWAN menyediakan komunikasi dua arah yang aman, mobilitas, dan layanan lokasi yang memenuhi persyaratan inti penerapan IoT modern.

Diagram di atas menggambarkan komponen utama jaringan LoRa. Berikut adalah aspek terpenting:

Fitur Utama Teknologi LoRa dan Protokol LoRaWAN

• Geolokasi: pelacakan hemat daya tanpa GPS untuk aset bergerak.
• Biaya Rendah: mengurangi biaya infrastruktur, operasional, dan sensor.
• Terstandarisasi: interoperabilitas global mempercepat adopsi.
• Hemat Daya: dirancang untuk baterai yang bertahan hingga 20 tahun.
• Jauh Jangkauan: satu stasiun basis dapat mencapai daerah pedesatan hingga 30 mil sambil menembusi lingkungan perkotaan padat dan ruangan tertutup.
• Aman: enkripsi end‑to‑end AES‑128 bawaan.
• Kapasitas Tinggi: mendukung jutaan pesan per stasiun basis, ideal untuk operator jaringan publik.

RAK 831 adalah front‑end radio LoRa. Ia menerima paket LoRa masuk dan meneruskan ke sistem host—seperti Raspberry Pi 3—yang juga dapat menginstruksikan RAK 831 untuk mentransmisikan. Dalam tutorial ini, Pi adalah papan kontrol yang mengatur RAK 831.

Memilih Backhaul

Backhaul merujuk pada koneksi Internet yang menghubungkan Raspberry Pi Anda ke jaringan yang lebih luas. Panduan ini difokuskan pada Wi‑Fi, tetapi Ethernet atau 3G/4G adalah alternatif yang layak. Jika port Ethernet tersedia, itu disukai karena menghilangkan sinyal radio tambahan di dalam casing yang dapat menimbulkan kebisingan. Di lingkungan yang bising, perangkat lunak dapat menyesuaikan, tetapi koneksi yang lebih bersih selalu meningkatkan keandalan. Untuk Wi‑Fi, gunakan dongle dengan antena eksternal dan letakkan antena di luar casing.

Siapkan Hardware

Sebelum menyala­kan perangkat apa pun, konfigurasikan Raspberry Pi dan RAK 831 sebagai berikut:

Raspberry Pi

1. Dapatkan Raspberry Pi 3 dan flash kartu microSD 8 GB dengan Raspberry OS (dahulu Raspbian). Kartu “Noobs” yang telah dimuat tersedia, atau Anda dapat mengikuti panduan ini untuk flash OS.
2. Sambungkan sumber daya 5 V, 2 A. RAK 831 dapat menarik hingga 700 mA saat transmisi puncak, sehingga sumber daya yang kuat sangat penting.

RAK 831

1. Pasang antena yang hadir dalam paket ke terminal baut—langkah ini wajib.

Detail Koneksi

Tabel berikut menunjukkan cara merangkaikan RAK 831 ke Raspberry Pi 3. Untuk penomoran pin Pi, lihat dokumentasi ini.

Catatan

• Pin reset dapat diikat ke GPIO mana pun yang tersedia.
• Verifikasi pin daya untuk menghindari kerusakan pada RAK 831.

Aktifkan SPI

Antarmuka SPI dinonaktifkan secara default. Aktifkan melalui:

1. Jalankan sudo raspi-config.
2. Navigasikan ke Advanced Options → SPI dan pilih Yes saat diminta untuk mengaktifkan SPI dan memuat modul kernel.
3. Selesaikan dan reboot.

Setelah reboot, verifikasi antarmuka:

> ls /dev/*spi* /dev/spidev0.0 /dev/spidev0.1

Ini adalah perangkat SPI untuk pin chip enable 0 dan 1.

Opsi Sumber Daya

Karena modul nirkabel sering menarik daya lebih banyak daripada pin pasokan Pi dapat menyediakan, Anda memiliki dua opsi:

• Gunakan rel 5 V Pi untuk menyediakan daya ke kedua perangkat.
• Berikan rel 5 V terpisah untuk Pi dan RAK 831.

Instalasi Perangkat Lunak

Pada Raspberry Pi, lakukan langkah berikut:

• Aktifkan SPI (seperti dijelaskan di atas) dan perluas sistem berkas (Advanced options → Expand filesystem).
• Perbarui sistem dan instal git:

sudo apt-get update sudo apt-get upgrade sudo apt-get install git

• Konfigurasikan Wi‑Fi dengan mengedit /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf:

network={ ssid="The_SSID_of_your_wifi" psk="Your_wifi_password" }

• Kloning penginstal dan jalankan dengan cabang spi:

git clone -b spi https://github.com/ttn-zh/ic880a-gateway.git ~/ic880a-gateway cd ~/ic880a-gateway sudo ./install.sh spi

• Selama instalasi, aktifkan konfigurasi jarak jauh jika diinginkan. Skrip akan menampilkan gateway EUI—catat ini untuk langkah selanjutnya.

Jika Anda memilih konfigurasi jarak jauh, buat file JSON bernama sesuai gateway EUI Anda (misalnya, B827EBFFFE7B80CD.json) di repositori gateway‑remote‑config. Fork repo, tambahkan file Anda, commit, dan ajukan pull request. Konfigurasi contoh di bawah ini:

{ "gateway_conf": { "gateway_ID": "your_gateway_EUI_here", "servers": [ { "server_address": "your_router_address_here", "serv_port_up": 1700, "serv_port_down": 1700, "serv_enabled": true } ], "ref_latitude": your_latitude, "ref_longitude": your_longitude, "ref_altitude": 40, "contact_email": "your_email@example.com", "description": "short description" } }

Untuk daftar alamat server yang valid, lihat wiki The Things Network.

Secara default, penginstal mengubah nama host Pi menjadi ttn-gateway untuk menghindari benturan. Anda dapat mengganti ini jika Anda memilih nama kustom. Setelah instalasi, reboot gateway hari berikutnya untuk memastikan file JSON diunduh dengan benar.

Sesuaikan global_config.json sesuai kebutuhan. Untuk penerapan di Amerika Serikat, edit file yang terletak di US‑global_conf.json. Jika Anda memilih forwarder mp_pkt_fwd, ikuti petunjuk di repositori ini dan salin global_conf.json yang diperbarui ke folder bin setelah kompilasi.

Entitas yang Dapat Dikonfigurasi dalam global_conf.json

Setelah instalasi, file ./bin/global_conf.json berisi beberapa bagian yang mungkin perlu Anda sesuaikan:

1. Pengaturan radio (radio_0 atau radio_1) – sesuaikan Frequency dan parameter sweep min/maks.
2. Identitas gateway – perbarui gateway_ID atau gateway EUI.
3. Port server – modifikasi serv_port_up dan serv_port_down bersama dengan alamat server Anda.

Dengan langkah-langkah ini selesai, Gateway LoRa RAK 831 Anda seharusnya sepenuhnya beroperasi, siap untuk mentransmisikan dan menerima data melalui backhaul yang Anda pilih.