Projekt - Meshcom - Meshtastic

Inhalt

Meshcom

Was ist MeshCom?

MeshCom ist ein offenes Kommunikationssystem, das auf der Mesh-Technologie und LoRa-Funkmodulen basiert, um eine dezentrale, stromsparende und kostengünstige Off-Grid-Kommunikation zu ermöglichen. Es richtet sich insbesondere an Funkamateure, Citizen Science-Projekte und Anwender, die in Notfallsituationen oder abgelegenen Gebieten unabhängig von bestehender Infrastruktur Nachrichten austauschen möchten.

Kernmerkmale von MeshCom

  • Austausch von Textnachrichten, Positionsdaten, Telemetriedaten, Wetterdaten und Fernsteuerungsbefehlen über große Distanzen mit geringer Sendeleistung.
  • Nutzung von LoRa-Funkmodulen, die sich selbstständig zu einem Mesh-Netzwerk verbinden können. Dadurch wird eine robuste, selbstheilende Netzwerkstruktur geschaffen, die keine zentrale Infrastruktur benötigt und sich flexibel an Ausfälle anpasst.
  • Die MeshCom-Module können sowohl direkt miteinander kommunizieren als auch über Gateways, die beispielsweise via HAMNET oder Internet angebunden sind. So können auch geografisch getrennte Funknetzwerke miteinander verbunden werden.
  • Das Protokoll orientiert sich am AX.25-Standard, der auch beim Amateurfunk-Packet-Radio und APRS verwendet wird. Dies ermöglicht die Integration mit bestehenden Funkdiensten wie APRS, DAPNET oder Telegram-Bots.
  • Die Hardware besteht meist aus günstigen, frei verfügbaren Modulen wie dem ESP32 mit LoRa-Transceiver (z. B. Semtech SX1262 oder TTGO T-Beam).
  • Die Konfiguration und Bedienung erfolgt entweder über eine USB-Schnittstelle oder über Smartphone-Apps für iOS und Android.

Typische Anwendungsfälle:

  • Notfallkommunikation bei Ausfall klassischer Infrastruktur.
  • Outdoor-Aktivitäten, bei denen keine Mobilfunkabdeckung vorhanden ist.
  • Experimentelle Funkanwendungen und Citizen Science-Projekte.
  • Übertragung von Sensordaten, Positionsmeldungen oder Wetterinformationen.

Zusammenfassung

MeshCom ist ein innovatives, offenes Funknetzwerk, das durch die Kombination von LoRa-Technologie und Mesh-Topologie eine flexible, energieeffiziente und unabhängige Kommunikationslösung für Text- und Sensordaten bietet – insbesondere für Funkamateure und Anwendungen abseits klassischer Kommunikationsnetze.

MeshCom ist ein Projekt um Textnachrichten über LORA-Funkmodule auszutauschen. In erster Linie geht es darum ein vernetztes Off-Grid-Messaging mit wenig Energie und kostengünstiger Hardware zu realisieren.

Der technische Ansatz basiert auf der Verwendung von LORA-Funkmodulen welche Nachrichten, Positionen, Messwerte, Fernwirken u.v.m. mit geringer Sendeleistung über große Entfernungen übertragen. MeshCom-Module können zu einem Mesh-Netzwerk zusammen finden, aber auch über MeshCom-Gateways, welche idealerweise via HAMNET verbunden werden, zu einem Nachrichten-Netzwerk verbunden werden. Damit wird ermöglicht dass MeshCom-Funk-Netzwerke, welche einander nicht über Funk verbunden sind, zueinander kommunizieren können.

Quelle: MeshCom 4.0 – Institute of Citizen Science

Für Meshcom können die gleichen Module (z.B. T-Beam) Verwendung finden wie für Meshtastic. Eine erste Sondierung der Nutzung ergab, dass doch recht viele Funkamateure Meshcom nutzen, sogar unmittelbar in meiner Umgebung. Hier kann man die Verteilung und Nutzung auf dem Meshcom-Server gut sehen.

Links

Videoeinführung

Noch sind nicht sehr viele Stationen hier im und um den nördlichen Schwalm-Eder-Kreis zu sehen, es werden aber bald mehr, die T-Beams sind schon bestellt und das Mesh wächst dann um mindestens 3 Stationen.

Demnächst werden wir kleine und bidirektionale Verstärkermodule mit ~ 2,5 W einsetzen, um die Reichweiten der Nodes deutlich zu verbessern. Mit 100 mW ist das so eine Sache.

Der Verstärker der AB-IOT-Serie XQ-433.

Die Frequenzbänder von „AB-IOT-433“ und „AB-IOT-433-SMA“ sind: 420–480 MHz. Das Produkt arbeitet im bidirektionalen TDD-Betrieb (d. h. Sendeleistung und Empfangsempfindlichkeit werden gleichmäßig verstärkt). Die Betriebsspannung beträgt 3,6–6 V.

Empfangsverstärkung: 11dB ± 2dB
Empfangsrauschzahl: weniger als 2,0 dB
Übertragungsverstärkung: 5dB - 11dB (±2dB) einstellbar
Erkennungsschwelle für Empfangs- und Sendeumschaltung: -2dBm
Eingangsleistungsbereich: 1dBm-25dBm

Maximale Sendeleistung:

31,5 dBm (1,4 W) bei 3,7 V Versorgungsspannung
33,5 dBm(2,3 W) bei 5,0 V Versorgungsspannung
34,5 dBm (2,8 W) bei 6,0 V Versorgungsspannung

Lilygo T-Beam ohne eingelötetes Display

Die bestellten Boards haben zwar ein Display dabei, das ist aber noch nicht eingelötet und das aus gutem Grund. Mit eingelötetem Display verbaut man sich den gesamten I²C Bus, den man später vielleicht noch für andere Anwendungen oder Sensoren braucht. Also, besser das Display nicht wie im folgenden Video zu sehen einlöten, sondern stattdessen Stiftleisten einlöten, die später sowohl für das Display als auch für weitere Sensoren verwendet werden können.

Eingelötete Stiftleisten für flexiblere Nutzung des I²C Bus. Hier kann auch später das Display angeschlossen werden.

Display einlöten

Gruppen (ohne Gewähr)

Die Gruppen orientieren sich an den DMR Gruppen und können sowohl zum Empfang als auch zum Senden individuell verwendet werden.

262 DL Deutschland

DE 262 Deutschland
DE 263 MultiMode DL

2620 - 2629 Bundesländer

DE 2620 Sachsen-Anhalt / Mecklenburg-Vorpommern
DE 2621 Berlin/Brandenburg
DE 2622 Hamburg / Schleswig-Holstein
DE 2623 Niedersachsen / Bremen
DE 2624 Nordrhein-Westfalen
DE 2625 Rheinland-Pfalz / Saarland
DE 2626 Hessen
DE 2627 Baden-Württemberg
DE 2628 Bayern
DE 2629 Sachsen / Thüringen

26200-26299 regionale Gruppen

DE 26200 TAC 1
DE 26207 Sachsen-Anhalt
DE 26209 Brandenburg
DE 26212 Berlin-City
DE 26217 Mecklenburg – Vorpommern
DE 26220 Grossraum Hamburg
DE 26221 Hamburg-City
DE 26222 Ostholstein-Nord
DE 26223 Chaoswelle
DE 26224 Elbe-Weser
DE 26225 AFU-Nord
DE 26226 DMR Netzverbund Nord
DE 26227 DMR Netzverbund Nord
DE 26228 Ostholstein-Sued
DE 26229 Suedholstein
DE 26231 NI Mitte
DE 26232 Dreiländereck Mitte Deutschland
DE 26233 TAC 3
DE 26234 NI-Sued
DE 26235 NI Suedheide
DE 26236 NI-Nord
DE 26238 G38 – Wegberg
DE 26239 NI Ost
DE 26241 Rheinland
DE 26242 Muensterland
DE 26243 Ruhrgebiet
DE 26244 Separee D/ME
DE 26245 Rheinland-Sued
DE 26246 Niederrhein
DE 26247 DG Velbert
DE 26249 IGFS IG Funk Siebengebirge
DE 26250 Saarland
DE 26255 Kaiserslautern
DE 26256 Eifel-Hunsrueck
DE 26257 Siegerland
DE 26260 Mittelhessen
DE 26261 Nordhessen
DE 26262 Rhein-Main-Neckar
DE 26263 Bergstrasse
DE 26264 Odenwald
DE 26265 Taunus
DE 26266 TAC 4
DE 26270 Stuttgart
DE 26271 Baden
DE 26272 Neckar-Odenwald
DE 26273 BW-Ostalb
DE 26274 BW-Böblingen
DE 26275 Schwarzwald-Nord
DE 26276 Neckar-Alb
DE 26277 Schwarzwald
DE 26278 BW Herrenberg
DE 26279 BW-Mittlerer-Neckar
DE 26280 Niederbayern
DE 26282 Schwaben
DE 26283 Region München
DE 26284 Region Franken
DE 26285 Oberbayern
DE 26286 Coburg-Rennsteig
DE 26287 Allgäu-Bodensee
DE 26288 Region Bayern Oberland
DE 26289 Oberpfalz
DE 26296 Weimar
DE 26297 Dresden
DE 26298 Thüringen
DE 26299 TAC 2
DE 26301 Sachsen-Erzgebirge
DE 26302 Leipzig
DE 26322 OV D22 Soziale Medien
DE 26331 NI Ost
DE 26338 afu38
DE 26339 Magdeburg
DE 26345 Paderborn
DE 26346 Ostwestfalen-Lippe
DE 26347 IGA Rhein-Erft
DE 26348 Westmuensterland
DE 26349 Hochsauerland
DE 26355 Agfaa
DE 26370 Ulm / Donau
DE 26371 Schwarzwald-Baar-Heuberg
DE 26374 ARIG-MN
DE 26375 Bodensee-Oberschwaben
DE 26377 Ortenau
DE 26379 Hochrhein
DE 26384 Schrobenhausen
DE 26385 Jura
DE 26386 Suedostbayern
DE 26387 Cham
DE 26388 Region Bayern Chiemgau
DE 26390 Neumarkt
DE 26421 C4FM DL-Hamburg
DE 26429 DL-Nordwest
DE 26444 Inselfreunde
DE 26446 Multibridge OWL
DE 26447 OWL-Talk
DE 262339 Hannover-XLink
DE 262810 Pegasus-Projekt
DE 262826 DM0QN
DE 262841 Region Ingolstadt
DE 262872 Amberg
DE 263112 HiOrg-Talk EmComm
DE 263113 (Un)Wetter Netz
DE 263301 Bahnfreunde
DE 263333 Twitterrunde
DE 264555 IG HamSpirit

Signale

Im 433 MHz Band ist richtig was los, auf 433,175 MHz finden wir die Signale von Meshcom, auf 433,775 die Signale von LoRa APRS und um 433,920 sind all die ISM Geräte (Fernbedienungen, Reifendrucksensoren, Funkthermometer, usw) deutlich zu sehen.

Autarke Stromversorgung

Die autarke Stromversorgung soll über ein kleines Solarpanel (20V, 1A) sichergestellt werden. Dazu verwende ich ein Seengreat Solar Power Management Modul (5V-24V Solar Power Management Module with MPPT, Type-C Power Adapter, 5V, 3.1A Regulated Output, USB C).

Am Modul kann ein Akkupack angeschlossen (7) werden, der insgesamt 3 x 18650 Akkus beherbergen kann.

Über den USB Anschluss (4) wird der T-Beam mit Spannung versorgt.

Beschreibung der Anschlüsse

  1. DC-044 Solar Charging Jack: Connects solar panels via power jack.
  2. 3.5mm Solar Charging Terminal: Connects solar panels via terminal.
  3. USB A Output: Provides up to 5V/3.1A power output.
  4. USB C Charging/Discharging Connector: Enables battery charging/discharging via Type-C cable; supports multiple fast-charge protocols.
  5. 3.5mm Terminal Output: Outputs up to 5V/3.1A power.
  6. 3.5mm Battery Input Terminal: Connects to 3.7V rechargeable lithium battery.
  7. PH2.0-4P Battery Input Terminal: Connects to 3.7V rechargeable lithium battery.
  8. Output Activation Button: Activates output after low-voltage lock state.
  9. Battery Charge/Discharge Status and Voltage Pins (header not soldered).
  10. Battery voltage indicator.
  11. LED Indicators: Fast charge (FLED), IP5356M chip status (STATE), Battery reverse polarity (BAT Alarm).
  12. MPPT Voltage Setting Switch: Adjusts MPPT voltage based on solar panel input to optimize charging efficiency.The MPPT setting voltage should be less than or equal to the input voltage
  13. Solar Charging Indicators: Reverse polarity (Solar Alarm), charging (CHRG), and full charge (DONE)

Konfiguration

Die fertige Konfiguration sieht dann so aus.

Meshtastic

Überall wird darüber gesprochen und berichtet, Meshtastic.

Was ist das überhaupt und was kann man damit machen. Zunächst ein paar wirklich gute Videos zum Thema von Arthur Konze (www.funkwelle.com)

Grundlagen

Software und Tools

Firmware flashen

Meshtastic Kanäle

Hardware

ACHTUNG!

  • Modul ausschließlich mit installierter Antenne einschalten!

  • Antenne im eingeschalteten Zustand nicht wechseln, dazu das Modul immer erst ausschalten!

  • Unbedingt auf die richtige Polarität beim Einsetzen des Akkus (18650) achten!

Evaluation Board

Ich setze den Lilygo T-Beam V1.2 ein, der wie folgt ausgestattet ist. Wer in Deutschland kaufen möchte, ist bei Elektor gut bedient. Preis dort ist ok!

Legende

1 = ESP32 Chip
2 = AXP192 (Single Cell Li-Battery and Power System Management IC)
3 = LORA Chip (TRX)
4 = NEO-6M-GPS
5 = WiFi Antenne
6 = SMA Antennenanschluss (SMA female)
7 = Backup Batterie
8 = linker Taster
9 = mittlerer Taster
10 = rechter Taster
11 = USB Anschluss (USB 2 Micro B)
12 = Anschluss GPS Antenne
13 = GPS Antenne
14 = Akkuhalter (für Typ 18650)
15 = aufgelötetes Display

SMA Anschluss

USB Standards

Funktionalität der Taster

Power-Taste (linker Taster)

  • Langes Drücken : Schaltet das Gerät ein oder aus.

Reset-Taste (rechter Taster)

  • Einmaliges Drücken : Gerät resetten

Benutzer-/Programm-Button (mittlerer Taster):

  • Langes Drücken : Signalisiert dem Gerät, dass es nach 5 Sekunden herunterfahren soll
  • Einmaliges Drücken : Ändert die Informationsseite, die auf dem Bildschirm des Geräts angezeigt wird
  • Doppeltes Drücken : Sendet einen Adhoc-Ping der Position des Geräts an das Netzwerk
  • Dreifaches Drücken : Deaktiviert das GPS des Geräts. Vorgang wiederholen, um GPS wieder zu aktivieren

Das LILYGO T-Beam V1.2 ESP32 LoRa-Entwicklungsboard hat ein vorinstalliertem Meshtastic und ein bereits aufgelötetes 0,96"-Display. Das Board verfügt über einen eingebauten Semtech SX1262 LoRa-Transceiver und ist mit einem NEO-6M GPS-Empfänger ausgestattet.

GPS Chip

  • NEO-6M GPS-Modul : Unterstützt das GPS-Protokoll
  • Onboard-RTC-Kristall : Unterstützt Interrupt/Wakeup

LoRa Chip

  • Low-Power-LoRa-Transceiver mit großer Reichweite
  • Hohe Empfindlichkeit : -i48 dBm
  • Transceive-Rate : 300 kbps
  • Version : SX1276 (868 MHz) oder SX1278 (433 MHz)
  • Firmware : Meshtastic

Display

  • OLED: 0,96"
  • Treiber : SSD1306

Einsatzszenario

Bei mir kommt ein LilyGo T-Beam V 1.2 mit installierter Meshtastic-Firmware (2.6.4) auf 433 MHz und 868 MHz zum Einsatz. Das Board hat einen ESP32 Chip, der mit unterschiedlichen LoRa-Transceivern ausgestattet sein kann. Angeboten werden Boards mit Semtech SX1278 (433 MHz, Amateurfunkband) und SX1276 (868 MHz).

Der Bereich von 433,05 bis 434,79 MHz wird als ISM-Band (sekundäre Nutzung), z. B. für Funkthermometer, Funkschalter (Autoschlüssel mit Keyless Go, Funksteckdosen, LPD u. Ä.), verwendet. Diese SRD haben eine maximale Leistung von 10 mW und 69 Kanälen und sind gebührenfrei. Dieser Frequenzbereich wird auch vom Amateurfunkdienst genutzt.

Rechtliche Regelungen für das ISM Band

ISM-Anwendungen mit den Nutzfrequenzen nach FreqBZPV, Teil B: NB D138, dürfen keine Störungen bei Frequenznutzungen verursachen, die in Übereinstimmung mit dem Frequenznutzungsplan auf diesen Frequenzen wahrgenommen werden und müssen Einschränkungen durch diese hinnehmen. (Quelle: BNetzA ISM ).

Geräte mit geringer Reichweite dürfen keine schädlichen Störungen bei einem Funkdienst verursachen und haben keinen Anspruch auf Schutz gegen funktechnische Störungen dieser Geräte durch Funkdienste („nichtstörend und ungeschützt“). (Quelle: BNetzA 2018_05_SRD_pdf.pdf )

Versionen


Stromversorgung

Außerdem hat das Board einen Halter für einen LiPo-Akku (18650) und einer LiPo-Ladeschaltung auf Basis eines AXP192 Chips sowie ein GPS-Modul. Der Batteriehalter ist für einen kurzen LiPo-Akku 18650 vorgesehen und sollte auch nur mit diesem Typ bestückt werden. Der Akku sitzt nach dem Einsetzen bombenfest und lässt sich nur sehr schwer wieder entfernen.

Nicht nur deshalb unbedingt auf die richtige Polarität achten!



Die Ladeschaltung mit AXP192 Chip bietet bereits Schutzmechanismen, wie;

  • Überspannungsschutz (OVP),
  • Unterspannungsschutz (UVP),
  • Überstromschutz (OCP) und
  • Übertemperaturschutz (OTP).

LED

Auf dem Board befinden sich drei LED, zwei davon in der Nähe des Displays (rot = IO4, blau = CHG), und blinken im Sekundenrythmus (Heartbeat, 1 Sek. an, 1 Sek. aus). In diesem Mode wird das Board mit Spannung von außen (USB) versorgt. Blitzen die beiden LED im Sekundenrythmus nur noch kurz auf, erfolgt die Spannungsversorgung durch den Akku.

Die dritte Led (rot) in der Nähe des GPS Chips, zeigt GPS Aktivität an.

I²C Bus

Der I²C-Bus wird über Headerleisten herausgeführt. Ist das OLED-Display bereits eingelötet, dann sind die Anschlüsse leider nicht mehr direkt zugänglich. Grundsätzlich steht der I²C-Bus für Erweiterungen aber zur Verfügung.

Einrichtung und Konfiguration

Frequenzinformationen für Europa

Default Primary Frequency Slots by Region

  • EU_433 = 4
  • EU_868 = 1
Region Code Description Frequency Range (MHz) Duty Cycle (%)  Power Limit (dBm)
EU_433 European Union 433MHz 433.0 - 434.0 10 12 bzw. 22
EU_868 European Union 868MHz 869.4 - 869.65 10 27

MQTT Server Parameter

Address mqtt.meshtastic.org
Port 1883
Username meshdev
Password large4cats
TLS enabled Nein
Precise location Nein

Erfahrungen im Einsatz

Hier in Nordhessen auf dem flachen Land ist von Meshtastic nicht viel zu sehen oder zu hören. Die 868 MHz Frequenzen sind wenig benutzt (wenige Nodes in Baunatal und Kassel), die 433 MHz Frequenz (interessant für Funkamateure) ist so gut wie tot. Der Aufbau eines Meshnetzwerks wäre sehr aufwendig und teuer, da keine anderen Teilnehmer vorhanden sind.

Meshtastic wird eingestellt.