Implementation of LoRaWAN for Metropolia University of Applied Sciences

Abstract

Esineiden internet on nopeasti kasvava ala ja tuotekehitys sen parissa lisääntyy jatkuvasti. Myös Metropolian Ammattikorkeakoulussa tehdään useita esineiden internetiin liittyviä projekteja.

Esineiden internetiin liittyvät laitteet ovat hyvin usein vähävirtaisia, joten ne myös usein hyödyntävät energiatehokkaita kommunikointimenetelmiä. Energiatehokkaiden kommunikointimenetelmien parissa erityistä huomiota on saanut LoRa-teknologia, ja sen korkeamman tason ilmentymä LoRaWAN on jo maailmanlaajuisesti hyödynnettynä esineiden internetin applikaatioissa.

Tämä insinöörityön päätavoitteena oli toteuttaa yksityinen LoRaWAN-verkko yhdelle tai useammalle Metropolian AMK:n kampukselle, jota opiskelijat voivat hyödyntää projekteissaan ja opinnoissaan. Sekundäärinen tavoite projektille, oli toteuttaa verkko siten, että siihen tunnistautuminen käyttäjänä onnistuu Metropolian yleisiä kirjautumistunnuksia käyttäen. Tämän lisäksi tavoitteena oli testata verkkoa eri kehityslautoja käyttäen, tarkoituksena löytää mahdollisimman helposti käyttöönotettava kehityslauta.

LoRaWAN verkko toteutettiin hyödyntämällä avoimen lähdekoodin alustaa, LoRa Serveriä. Yhdyskäytävänä päätelaitteen ja verkon välillä käytettiin LORIX One yhdyskäytävää. Palvelin, jolle LoRa Server asennettiin, toimii CentOS 7 pohjaisella virtuaalikoneella Metropolian educloud-pilvipalvelussa.

The Internet of Things (IoT) field and the development of new IoT devices and solutions are growing rapidly. Many A lot of IoT related projects are also being conducted in Metropolia University of Applied Science.

However, the IoT end-devices are often low-powered devices and as such, they often use communication protocols that require low power to function. One communication technology that has gained a lot of popularity in the field of low power data transport is LoRa and the higher-level implementation of the technology, LoRaWAN (LoRa wide area network) is already widely used in most countries around the world.

The primary goal of this thesis was to set up a private LoRaWAN, a low power, wide area network, on one or more Metropolia UAS campuses which could be used by Metropolia students in their projects and studies. A secondary goal of the thesis was to also implement an authentication method to the network which utilizes Metropolia’s user database to authenticate and authorize the users. Another goal was to test the network using possibly several different evaluation boards to see which board would require the least amount of work to use the network with.

The network was implemented using LoRa Server, an open-source LoRaWAN network server, to create the backend and LORIX One LoRaWAN gateways to create the physical network. The LoRa Server was implemented on CentOS 7 running in Metropolia’s edu-cloud-platform.