Rede¶

O Twizy utiliza um roteador industrial Teltonika RUT950 4G/LTE como gateway de rede embarcado, combinado com uma VPN mesh NetBird para permitir acesso remoto seguro a todos os nós ROS2 de qualquer lugar com conexão à internet.

Arquitetura¶

graph LR
    subgraph vehicle["Twizy (embarcado)"]
        rut950["RUT950\n(roteador 4G/LTE)"]
        pc["PC de bordo\n(Ubuntu 22.04)"]
        ds["FastDDS\nDiscovery Server\n:11811"]
        pc --- ds
        rut950 --- pc
    end

    subgraph remote["Operador Remoto"]
        laptop["Laptop\n+ Controle Xbox"]
        teleop["teleop_joy_xbox\n(nó ROS2)"]
        laptop --- teleop
    end

    rut950 -->|"4G/LTE"| internet["Internet"]
    internet -->|"NetBird VPN\n(mesh P2P)"| laptop
    teleop <-->|"Tópicos ROS2\nvia Discovery Server"| ds

Roteador RUT950¶

O RUT950 da Teltonika fornece conectividade móvel ao veículo.

RUT950 frente

Especificação	Valor
Tecnologia	4G LTE Cat 4 (até 150 Mbps download), 3G, 2G
SIM	Dual SIM com failover automático
WiFi	IEEE 802.11b/g/n (AP + STA)
Ethernet	4 portas × 10/100 Mbps (1 WAN + 3 LAN)
CPU	Atheros Wasp, MIPS 74Kc, 550 MHz
RAM	128 MB DDR2
Armazenamento	16 MB Flash
Alimentação	9–30 VDC (conector industrial 4 pinos)
SO	RutOS (Linux baseado em OpenWrt)
Carcaça	Alumínio com painéis de plástico

RUT950 portas

Instalação física

As credenciais de WiFi/configuração do roteador estão em uma etiqueta na parte traseira do aparelho. É necessário modelar e imprimir em 3D uma estrutura de suporte para fixar o roteador na parte traseira do veículo.

Chip SIM

A conectividade foi validada com um chip de teste. É necessário adquirir um plano dedicado para uso em produção.

VPN NetBird¶

O NetBird cria uma VPN mesh criptografada entre todos os dispositivos da equipe. Cada máquina recebe um hostname e IP estáveis na rede NetBird, independentemente da rede física ou NAT.

Por que NetBird¶

Não precisa de IP estático no veículo — o RUT950 tem IP 4G dinâmico
Peer-to-peer quando possível (baixa latência), fallback via relay quando o NAT bloqueia conexão direta
Funciona sobre 4G, WiFi e qualquer conexão à internet
Plano gratuito disponível para equipes pequenas

Instalação (todas as máquinas)¶

curl -fsSL https://pkgs.netbird.io/install.sh | sh

Autenticação e conexão¶

# Gere um token no dashboard do NetBird e conecte:
sudo netbird up --setup-key <token_gerado>

Verificação¶

netbird status
# Tanto o veículo quanto o laptop do operador devem aparecer como "Connected"

ping twizy

Considerações de rede para ROS2¶

Os containers Docker do ROS2 devem usar network_mode: host para que o tráfego ROS2 seja roteado pela interface NetBird (wt0).

services:
  carro:
    network_mode: host   # obrigatório — roteia ROS2 pela wt0 do NetBird

Conflito com interface GigE da câmera

O FastDDS Discovery Server deve ser configurado para escutar apenas na interface NetBird (wt0), não na interface GigE da câmera (169.254.x.x).

ip addr show wt0
# Deve mostrar um endereço 100.x.x.x atribuído pelo NetBird

FastDDS Discovery Server¶

O ROS2 padrão depende de multicast para descoberta de nós, o que não funciona através de túneis VPN ou entre máquinas em redes diferentes. A solução é um FastDDS Discovery Server centralizado rodando no veículo, com o qual todos os nós (locais e remotos) se registram via unicast.

Como funciona¶

sequenceDiagram
    participant V as PC do Veículo
    participant DS as Discovery Server (porta 11811)
    participant O as Operador Remoto

    V->>DS: registrar nós (local, via 127.0.0.1 ou wt0)
    O->>DS: registrar nós (via IP NetBird)
    DS-->>V: lista de peers
    DS-->>O: lista de peers
    V<-->>O: troca de tópicos ROS2 (unicast)

Configuração no veículo¶

FROM ros:humble-ros-core
RUN apt-get update && apt-get install -y \
    ros-humble-rmw-fastrtps-cpp \
    fastdds-tools \
    && rm -rf /var/lib/apt/lists/*
ENTRYPOINT ["fastdds", "discovery"]

services:
  discovery-server:
    build:
      context: .
      dockerfile: Dockerfile.server
    container_name: fastdds_server
    network_mode: "host"        # obrigatório para acessar interface wt0 do NetBird
    command: -i 0               # ID do servidor de descoberta 0
    restart: unless-stopped

docker compose up -d discovery-server

# Ou sem Docker:
source /opt/ros/humble/setup.bash
fastdds discovery -i 0

Conflito com interface GigE da câmera

Executar o Discovery Server sem vinculá-lo a uma interface específica fazia com que ele anunciasse na interface GigE da câmera (169.254.x.x), bloqueando as conexões da câmera.

Variáveis de ambiente¶

Lado do veículo:

ROS_DOMAIN_ID=0
RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp

Lado do operador:

export ROS_DISCOVERY_SERVER=twizy:11811   # hostname NetBird do veículo
export ROS_SUPER_CLIENT=true              # desativa multicast, força uso exclusivo do Discovery Server
export ROS_DOMAIN_ID=0
export RMW_IMPLEMENTATION=rmw_fastrtps_cpp

Variável	Valor	Descrição
`ROS_DISCOVERY_SERVER`	`twizy:11811`	Hostname NetBird (ou IP) do veículo com o servidor
`ROS_DOMAIN_ID`	`0`	Deve ser idêntico em todas as máquinas da rede
`ROS_SUPER_CLIENT`	`true`	Desativa multicast, força uso exclusivo do Discovery Server
`RMW_IMPLEMENTATION`	`rmw_fastrtps_cpp`	Define o FastDDS como middleware ROS2

Verificação¶

ros2 topic list
# Deve mostrar os tópicos do veículo