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MESHCOM
DATENFUNK via LoRa-Funkmodule (Long Range)
MeshCom 4.0
DATENFUNK
• Peer to Peer-Meldungen
• Gruppen-Meldungen
• Positions-Meldungen
• Funkwetter, Unwetter, Blitze
• Warnmeldungen,
Hochwasser
• Fernwirken, Telemetrie, Iot
• Datensammlungen, MQTT
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Wireless Communication
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MeshCom 4.0
Was ist MeshCom?
• MeshCom ist ein Projektname
• Mesh vernetzte Standorte
• Com Communication
• MeshCom?
• wurde auf der Idee von Meshtastic
aufgebaut und an diversen Parametern auf
die Verwendung im 70cm-Amateurfunk
(nicht ISM) angepasst.
• Ziel: die Entwicklung und Aufbau von
regionalen LoRa-Funkwolken.
• Meshtastic ist ein Open-Source-, netzunabhängiges,
dezentralisiertes Mesh-Netzwerk, das für den Betrieb
auf erschwinglichen Geräten mit geringem
Stromverbrauch entwickelt wurde
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MESHTASTIC
MeshCom 4.0
Was ist MeshCom via LoRa-Funkmodule?
• Dezentrale Off-Grid-
Kommunikationslösung
• Module sind klein, günstig und kompakt
• Bedienung mittels Smartphone
via Bluetooth
• Ideal geeignet auch für den Krisenfall.
Benötigt wenig Energie
• Mesh-Vernetzung
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MeshCom 4.0
Was können LoRa-Funkmodule?
• Große Funkreichweiten mit geringer
Leistung (~100 mW)
• Funkreichweiten sind abhängig von:
• Verwendeten Frequenzbereich
• Antennen
• Frequenzbereich 433 MHz
• Städtische Gebiete > 5 km
• Ländliche Gebiete > 20 km
• Robuste „Spread Spectrum“
Modulation
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MeshCom 4.0
Schmalband versus Spread Spectrum?
• Die Entwicklung geht aber immer mehr dazu über, wenn man
Übertragungs-Wege gegen Störungen robust halten möchte,
die Modulation breitbandiger aufzusetzen. Das kann durch die
Verwendung von mehreren Trägern mit zum Teil redundanter
Information erreicht werden oder man benutzt andere
Breitbandige Verfahren.
• LoRa verwendet eine spezielle Frequenzspreizungs-Modulation
(englisch spread spectrum). Grundsätzlich kann diese
Modulation auf allen Frequenzen verwendet werden, im Projekt
MeshCom verwenden wir den Frequenzbereiche 433 MHz in
Europa.
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MeshCom 4.0
Schmalband versus Spread Spectrum?
• Schmalband-Datenübertragungen wie 2-FSK, 4-FSK kann auf
schmaler Bandbreite (< 3 kHz) gearbeitet werden. Fehler am
Übertragungsweg können mittels CRC und FEC zum Teil in den
Griff bekommen werden.
• Spread-Spectrum-Datenübertragungen nützen größere
Bandbreiten. Damit wird das Signal robust gegen Störungen.
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MeshCom 4.0
LoRa - Spread Spectrum Parameter
• Lora verwendet mehrere variable Parameter um die Modulation dynamisch an
Gegebenheiten anpassen zu können.
• Spreizfaktor (SF Spreding Factor)
bestimmt wie Symbole zur Kodierung von Nutzdaten verwendet werden.
Jeder „SF-Factor-Step“ verdoppelt die Übertragungszeit
Symbols: SF 7/128; 8/256; 9/512 …. 12/4096
• Bandbreite (BW Bandwith)
bestimmt die maximale Breite des Sendesignal
Jeder BW-Step verringert das Link-Budget um 3dB.
Bei kleinen BW ist die Frequenzgenauigkeit sehr wichtig.
BW 31.25; 125; 250 kHz
• Codierrate (CR Coding Rate)
bestimmt das Verhältnis der zusätzlichen Bits um die Übertragung mit zusätzlichen Bits gegen Interferenzen robuster zu
bekommen. Eine Erhöhung der Codierungsrate erhöht die Zuverlässigkeit, während die Datenrate verringert wird.
Overhead: CR 4/5 = x1.25; 4/6 = x1.5; 4/7 = x1.75; 4/8 = x2.0.
• Datenraten (Data-Rate)
0.05 kbps bis 6.8 kbps – MediumSlow 1.2 kbps – LongSlow 0.18 kbps
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MeshCom 4.0
LoRa – CSS (Chirp Spread Spectrum)
• Chirp
(Compressed High Intensity Radar Pulse)
Dabei werden als Symbole sogenannte
Chirp-Impulse gesendet, welche über die
Zeit in der Frequenz kontinuierlich
ansteigen oder abfallen.
• Die Datenübertragung wird dann durch die
zeitliche Aneinanderreihung dieser Chirp-
Impulse realisiert.
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MeshCom 4.0
LoRa – CSS (Chirp Spread Spectrum)
• Der Chirp-Impuls ist relativ breitbandig
und somit bietet LoRa Immunität gegen
Multipath und Fading, was es ideal für
den Einsatz in städtischen und
vorstädtischen Umgebungen macht, wo
beide Mechanismen dominieren.
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MeshCom 4.0
Was ist ein LoRa-Node?
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• LoRa-Nodes
bilden, wenn sich die Funkmodule gegenseitig hören, eine
Mesh-HF-Wolke aus wo die Kommunikation wie in einem
kleinen Netzwerk funktioniert.
• Wichtig! dass man auf allen teilnehmenden NODES das gleiche
Frequenzband (70cm) und die gleichen Modulationsparameter
(Datenrate, Spreadingfaktor, usw.) eingestellt hat.
(ShortSlow, MediumSlow, LongSlow, VeryLongSlow)
Ein großer Vorteil der Mesh-HF-Wolke ist, dass sich nicht
alle teilnehmenden NODES tatsächlich auf dem HF-Weg
„hören“ müssen.
Datenpakete werden über Partner-NODES solange weiter
gegeben bis diese alle LoRa-Nodes erreicht haben.
MeshCom 4.0
Was ist ein LoRa-Gateway?
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• LoRa-Gateway
sind LoRa-Nodes welche sich, durch die Eingabe
diverser Konfigurations-Parameter, mit einem
MeshCom MQTT-Server (Broker-Server) verbinden.
Notwendige Parameter:
• WLAN-Parametze für die lokale Verbindung zum
HAMNET (I-NET)
• IP-Adresse des MQTT-Servers
• Up-/Download Aktivierung
Ein Broker-Server
dient dazu, die Datenpakete, egal welcher Inhalts-Type, zwischen mehreren
LoRa-Gateways auszutauschen. Der Server arbeitet als eine Art Reflektor.
MeshCom 4.0
Wie funktioniert das MeshCom-Netzwerk?
• MeshCom
verbindet regionale LoRa-Funkwolken via
HAMNET zu überregionalen Vernetzungen.
Dazu wurde ein MeshCom-Server entwickelt
welcher LoRa-Gateways mit dem in der Firmware
bereits implementierten MQTT-Protokoll via
HAMNET verbindet.
• MQTT-Protokoll (Message Queuing Telemetry Transport)
wird für die Nachrichtenvermittlung zwischen
MeshCom-Gateways und dem MeshCom-Server
verwendet.
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MeshCom 4.0
Wie funktioniert das MeshCom-Netzwerk?
• Services des MeshCom MQTT-Server
• Vernetzung von LoRa-Gateways
• Dashboards https://meshcom.oevsv.at
• Meldungsaustausch mit:
• APRS
• DAPNET (PAGER)
• TELEGRAMM BOT
• HamMessenger (HAMNET)
• TETRA OE-Server
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MeshCom 4.0
Wie funktioniert das MeshCom-Netzwerk?
• Warum ein eigener MeshCom-Server als MQTT-Broker?
• Volle Anpassung an das etwas speziellere MQTT-Protokoll welches die
Meshtastic-Firmware benutzt. Gestaltung im Header wie:
• Topic, Paket-ID, Gateway-ID 32-Bit usw.
• Frei definierbare Logik bei der Weitergabe der MQTT-Pakete mit
Mengensteuerung
• Klares Zuschneiden auf Zwecke der Funkamateure
• Schnittstellen zu anderen Message-Systemen wie:
• APRS, DAPNET, HAMMessenger, TELEGRAM BOT
• Skalierbare Vernetzung von mehreren MeshCom-Servern mit Berücksichtigung
der teilweise fragilen HAMNET-Vernetzungswege. (UDP-Protokoll)
• Skalierbare Vernetzung von Großregionen.
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MeshCom 4.0
Was ist bei der Version 4.0 geplant?
• MeshCom 4.0 ist eine komplett neue
Firmware mit folgenden Features:
• Amateurfunk kompatible Übertragung
• APRS / AX25v2 kompatible Protokolle
• Rufzeichen für Absender, Gateway,
Empfänger verwenden
• Broadcast-, Group-, Private- und
Store&Forward-Meldungen
• Duale Funktionalität
• Meldungs-Client & Positionstracker
auf zwei unterschiedlichen Frequenzen
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MeshCom 4.0
Warum APRS-Protokoll kompatibel?
• APRS-Protokoll:
• Auf vielen Hardware-Plattform implementiert
• Umfangreiche Dokumentation (aprs101.pdf)
• Abbildung der Path-Struktur
(bis zu 9 Digipeaters)
• Vorhandene Definitionen für Payload-Typen
• Positionsdaten
• Wetterdaten
• Telemetry mit Daten, Einheiten und Koeffizienten
• Meldungen, Bulletins und Ankündigungen
• Status
• Query und Responses
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MeshCom 4.0
Wo kann MeshCom eingesetzt werden?
• Amateurfunk für Meldungen,
DXCluster, Weitergabe von
Warnmeldungen, …
• Kommunikation auch in Not/Kat-
Situationen tragfähig
• Kommunikation via Satelliten mit
einfachen Modulen
• Erforschung von Tierwanderungen,
Hagel, Blitz, Tornado, Wasserpegel,
Radioaktivität, Seismik, klassische
Wetterdaten sowie Bewegungen
jeder Art.
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MeshCom 4.0
Chat über geostationären Sat mit LoRa-Funk !
• Dezentrale Off-Grid-Kommunikationslösung
• 433MHz Module + DXPatrol-Upconverter
• Wideband Transponder mit 200kHz BW
• Klein, günstig und kompakt
• Einfache Bedienung mittels Smartphone
• Ideal geeignet für den Krisenfall
• Europa, Afrika, Indien, Brasilien, Antarktis
• Benötigt wenig Energie
• Automatische Vernetzung mittels Mesh-Technologie
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MeshCom 4.0
Wie kann ich die Firmware auf mein LoRa-Modul einspielen?
• Firmware v1.65 vom ÖVSV-WIKI laden
Hinweis! Auf das passende LoRa-Modul achten.
• Folgende Hardware wird unterstützt:
• ESP32
• Lilygo TTGO T-Beam
• Lilygo TTGO Lora
(auf Board-Version achten)
• Heltec Lora 32 (V2)
• nRF52
• Lilygo TTGO T-Echo
• Wisblock RAK4631
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MeshCom 4.0
Wo finde ich aktuelle Informationen?
• WEB-Seiten zum Thema MeshCom
• https://wiki.oevsv.at/wiki/Kategorie:MeshCom
• https://icssw.org/meshcom/
• TELEGRAMM Gruppe
• MeshCom Chat:
https://t.me/+JnSXsdNVcLw4YmFk
• MeshCom BOT: https://t.me/+4mJzETaponE3Njc0
• Email
• An Kurt oe1kbc@oevsv.at
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Citizen Science
Wir wollen es wissen! Wir alle sind Forschung!
• Institute of Citizen Science for
Space Wireless Communication
• ICSSW-AMSAT-OE
• Mitmachen und selbst neue
Projekte verwirklichen!
• www.icssw.org
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Institute of Citizen Science
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Ing. Kurt Baumann
oe1kbc@icssw.org
+43 699 12003520
Ing. Mike Zwingl
oe3mzc@icssw.org
+43 664 3408388
MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
• Windows 10/11
• Python für Windows installieren
• https://meshtastic.discourse.group/t/tut
orial-setting-up-a-windows-machine-
for-use-with-meshtastic-python/2872
• GitBash für Windows installieren
• https://gitforwindows.org/
• PIP für Windows installieren
• https://phoenixnap.com/kb/install-pip-
windows
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MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
• Git Bash starten
• Python Version prüfen py --version
• PIP Version prüfen pip --version
• ESPTOOL Installieren pip install --upgrade esptool
• pip install --upgrade pytap2
• pip install –upgrade
meshtastic==1.2.95 (wir verwenden für MeshCom nicht die Version 1.3.x)
• Installation prüfen meshtastic -h
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MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
• ESPHome-Flasher installieren
• https://github.com/esphome/esphome-flasher/releases/tag/1.4.0
• ESPHome-Flasher-1.4.0-Windows-x64.exe runter laden
• !Achtung! dieser Download ist für Windows 10
• Firmware flashen
• LORA Modul mit USB-Kabel am PC anschließen
• ESPHome-Flasher-1.4.0-Windows-x64.exe aufrufen
• Serial-Port auswählen (wird vorgeschlagen)
• Vorbereitete Firmware !! 1.2.65 !! - passend zum Port auswählen
• "Flash ESP" klicken
• warten bis Firmware geladen ist
• LORA Modul neu starten
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MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
• SETUP „NODES“
• Git Bash Konsole aufrufen (geht auch mit anderen Konsolen)
• pip install --upgrade meshtastic==1.2.95
• notwendige Setup-Befehle nach dem flashen der Firmware
• meshtastic --set-owner OE9XXX
• meshtastic --set region EU433
• meshtastic --ch-index 0 --ch-set psk none
• meshtastic --set is_always_powered true (wenn mit SmartPhone stabil verbunden bleiben soll)
• meshtastic --pos-fields POS_BATTERY POS_ALTITUDE POS_ALT_MSL
• natürlich kann der Konfigurationsbefehl auch in einem Kommando eingegeben werden:
• meshtastic --set-owner OE9XXX --set region EU433 --ch-index 0 --ch-set psk none --pos-fields
POS_BATTERY POS_ALTITUDE POS_ALT_MSL --set is_always_powered true
• Danach einmal LORA Modul neu starten
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MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
• Hinweise zum Rufzeichen
• Das Suffix im Rufzeichen wird als Kurz-Alias verwendet und automatisch aus dem Rufzeichen
extrahiert. So ergibt OE9ABC einen Alias von ABC.
• Damit mehrere Nodes unter einem Rufzeichen betrieben und im Dashboard
unterschieden werden können verwenden wir eine SSID Kennung welche mit einem
Bindestrich an das Rufzeichen angehängt werden. Also OE9ABC-1, OE9ABC-15, usw.
Prinzipiell wäre -1 bis -99 zulässig. Sollte jedoch eine Text-Kommunikation mit APRS-
fähigen Geräten erfolgen so ist nur -1 bis -15 aus kompatibilitätsgründen möglich.
• die Kennung -12 sollte für die mit dem MQTT-Server verbundenen Nodes Verwendung
finden. Das ermöglicht uns spezielle Funktionen auf Gateways abzustimmen.
Hinweis! Positionsdaten von Nodes welche ein Rufzeichen ohne SSID Zusatz
verwenden werden nicht zu aprs.fi weiter geleitet.
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Installationsanleitungen
• Kontrolle der Node-Setup-Einstellungen
baumann@baumann-PC MINGW64 ~
$ meshtastic --info
Connected to radioOwner: OE1KBC-7 (KBC65)
My info: { "myNodeNum": 633535460, "numBands": 8, "firmwareVersion": "1.2.65", "rebootCount": 356, "bitrate": 95.41063, "messageTimeoutMsec": 300000,
"minAppVersion": 20200, "maxChannels": 8, "hasWifi": true, "channelUtilization": 9.205, "airUtilTx": 0.043083336 }
Nodes in mesh: {'num': 633535460, 'user': {'id': '!25c2fbe4', 'longName': 'OE1KBC-7', 'shortName': 'KBC65', 'macaddr': '4c:75:25:c2:fb:e4', 'hwModel':
'TLORA_V2_1_1p6'}, 'position': {}, 'lastHeard': 1674120106} {'num': 3273302084, 'user': {'id': '!c31aa044', 'longName': 'OE3XOC-12', 'shortName': 'XOC',
'macaddr': '44:17:c3:1a:a0:44', 'hwModel': 'RAK4631'}, 'position': {'latitudeI': 482139000, 'longitudeI': 159447000, 'time': 1672991735, 'latitude':
48.213899999999995, 'longitude': 15.9447}, 'lastHeard': 1672992286, 'snr': 14.25} , 'snr': 10.0}
Preferences: { "phoneTimeoutSecs": 900, "meshSdsTimeoutSecs": 4294967295, "lsSecs": 4294967295, "region": "EU433", "positionFlags": 35,
"isAlwaysPowered": true }
Channels:
PRIMARY psk=unencrypted { "modemConfig": "Bw250Cr46Sf2048", "psk": "AA==" }
Primary channel URL: https://www.meshtastic.org/d/#CgUYBCIBAA
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MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
• SETUP „GATEWAYS“
• Git Bash Konsole aufrufen (geht auch mit anderen Konsolen)
• pip install --upgrade meshtastic==1.2.95
• notwendige Setup-Befehle zusätzlich zum NODE-Setup
• meshtastic --set wifi_ap_mode false
• meshtastic --set wifi_ssid 'AP-SSID'
• meshtastic --set wifi_password 'AP-PASSWORT'
• meshtastic --set mqtt_server 44.143.8.143 (bei Verbindung via HAMNET) oder
• meshtastic --set mqtt_server 89.185.97.38 (bei Verbindung via I-NET)
• meshtastic --ch-index 0 --ch-set uplink_enabled true
• meshtastic --ch-index 0 --ch-set downlink_enabled true
• meshtastic --ch-index 0 --ch-set psk none
• meshtastic --set is_always_powered true
• Danach einmal LORA Modul neu starten
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MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
• Muster einer kompletten Gateway-Konfuguration von jens DL4AAS
meshtastic --set-owner DM0WIT-12 --set region EU433 --ch-index 0 --ch-set psk none --set is_always_powered true
meshtastic --pos-fields POS_BATTERY POS_ALTITUDE POS_ALT_MSL
meshtastic --ch-index 0 --ch-set psk none --setalt 390 --setlat 49.5334 --setlon 9.8567
meshtastic --set wifi_ap_mode false --set wifi_ssid dasistdiewifissid --set wifi_password dasistdaspasswort
meshtastic --ch-index 0 --ch-set uplink_enabled true --ch-index 0 --ch-set downlink_enabled true
meshtastic --set mqtt_server 89.185.97.38 --set mesh_sds_timeout_secs 4294967295 --set
auto_screen_carousel_secs 5
meshtastic --info --reboot
Die fett/kursiv hervorgehobenen Konfiguration sollten an die eigenen Gegebenheiten angepasst werden.
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MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
SmartPhone
• Android
• Bitte unbedingt die Version 1.2.67 laden. Diese ist zu MeshCom kompatibel
• GITHUB inkl. Alpha/Beta Releases
• https://github.com/meshtastic/Meshtastic-Android/releases?page=3
• IPhone
• IPhone APP nicht mehr zu MeshCom kompatibel.
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MeshCom 4.0
Installationsanleitungen
Weitere Informationen zu MeshCom
• WEB-Seiten zum Thema MeshCom
• https://wiki.oevsv.at/wiki/Kategorie:MeshCom
• https://icssw.org/meshcom/
• TELEGRAMM Gruppe
• MeshCom Chat: https://t.me/+JnSXsdNVcLw4YmFk
• MeshCom BOT: https://t.me/+4mJzETaponE3Njc0
• Email
• An Kurt oe1kbc@oevsv.at
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ICSSW_MeshCom_4_0.pdf

  • 2. MeshCom 4.0 DATENFUNK • Peer to Peer-Meldungen • Gruppen-Meldungen • Positions-Meldungen • Funkwetter, Unwetter, Blitze • Warnmeldungen, Hochwasser • Fernwirken, Telemetrie, Iot • Datensammlungen, MQTT 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 2
  • 3. MeshCom 4.0 Was ist MeshCom? • MeshCom ist ein Projektname • Mesh vernetzte Standorte • Com Communication • MeshCom? • wurde auf der Idee von Meshtastic aufgebaut und an diversen Parametern auf die Verwendung im 70cm-Amateurfunk (nicht ISM) angepasst. • Ziel: die Entwicklung und Aufbau von regionalen LoRa-Funkwolken. • Meshtastic ist ein Open-Source-, netzunabhängiges, dezentralisiertes Mesh-Netzwerk, das für den Betrieb auf erschwinglichen Geräten mit geringem Stromverbrauch entwickelt wurde 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 3 MESHTASTIC
  • 4. MeshCom 4.0 Was ist MeshCom via LoRa-Funkmodule? • Dezentrale Off-Grid- Kommunikationslösung • Module sind klein, günstig und kompakt • Bedienung mittels Smartphone via Bluetooth • Ideal geeignet auch für den Krisenfall. Benötigt wenig Energie • Mesh-Vernetzung 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 4
  • 5. MeshCom 4.0 Was können LoRa-Funkmodule? • Große Funkreichweiten mit geringer Leistung (~100 mW) • Funkreichweiten sind abhängig von: • Verwendeten Frequenzbereich • Antennen • Frequenzbereich 433 MHz • Städtische Gebiete > 5 km • Ländliche Gebiete > 20 km • Robuste „Spread Spectrum“ Modulation 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 5
  • 6. MeshCom 4.0 Schmalband versus Spread Spectrum? • Die Entwicklung geht aber immer mehr dazu über, wenn man Übertragungs-Wege gegen Störungen robust halten möchte, die Modulation breitbandiger aufzusetzen. Das kann durch die Verwendung von mehreren Trägern mit zum Teil redundanter Information erreicht werden oder man benutzt andere Breitbandige Verfahren. • LoRa verwendet eine spezielle Frequenzspreizungs-Modulation (englisch spread spectrum). Grundsätzlich kann diese Modulation auf allen Frequenzen verwendet werden, im Projekt MeshCom verwenden wir den Frequenzbereiche 433 MHz in Europa. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 6
  • 7. MeshCom 4.0 Schmalband versus Spread Spectrum? • Schmalband-Datenübertragungen wie 2-FSK, 4-FSK kann auf schmaler Bandbreite (< 3 kHz) gearbeitet werden. Fehler am Übertragungsweg können mittels CRC und FEC zum Teil in den Griff bekommen werden. • Spread-Spectrum-Datenübertragungen nützen größere Bandbreiten. Damit wird das Signal robust gegen Störungen. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 7
  • 8. MeshCom 4.0 LoRa - Spread Spectrum Parameter • Lora verwendet mehrere variable Parameter um die Modulation dynamisch an Gegebenheiten anpassen zu können. • Spreizfaktor (SF Spreding Factor) bestimmt wie Symbole zur Kodierung von Nutzdaten verwendet werden. Jeder „SF-Factor-Step“ verdoppelt die Übertragungszeit Symbols: SF 7/128; 8/256; 9/512 …. 12/4096 • Bandbreite (BW Bandwith) bestimmt die maximale Breite des Sendesignal Jeder BW-Step verringert das Link-Budget um 3dB. Bei kleinen BW ist die Frequenzgenauigkeit sehr wichtig. BW 31.25; 125; 250 kHz • Codierrate (CR Coding Rate) bestimmt das Verhältnis der zusätzlichen Bits um die Übertragung mit zusätzlichen Bits gegen Interferenzen robuster zu bekommen. Eine Erhöhung der Codierungsrate erhöht die Zuverlässigkeit, während die Datenrate verringert wird. Overhead: CR 4/5 = x1.25; 4/6 = x1.5; 4/7 = x1.75; 4/8 = x2.0. • Datenraten (Data-Rate) 0.05 kbps bis 6.8 kbps – MediumSlow 1.2 kbps – LongSlow 0.18 kbps 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 8
  • 9. MeshCom 4.0 LoRa – CSS (Chirp Spread Spectrum) • Chirp (Compressed High Intensity Radar Pulse) Dabei werden als Symbole sogenannte Chirp-Impulse gesendet, welche über die Zeit in der Frequenz kontinuierlich ansteigen oder abfallen. • Die Datenübertragung wird dann durch die zeitliche Aneinanderreihung dieser Chirp- Impulse realisiert. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 9
  • 10. MeshCom 4.0 LoRa – CSS (Chirp Spread Spectrum) • Der Chirp-Impuls ist relativ breitbandig und somit bietet LoRa Immunität gegen Multipath und Fading, was es ideal für den Einsatz in städtischen und vorstädtischen Umgebungen macht, wo beide Mechanismen dominieren. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 10
  • 11. MeshCom 4.0 Was ist ein LoRa-Node? 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 11 • LoRa-Nodes bilden, wenn sich die Funkmodule gegenseitig hören, eine Mesh-HF-Wolke aus wo die Kommunikation wie in einem kleinen Netzwerk funktioniert. • Wichtig! dass man auf allen teilnehmenden NODES das gleiche Frequenzband (70cm) und die gleichen Modulationsparameter (Datenrate, Spreadingfaktor, usw.) eingestellt hat. (ShortSlow, MediumSlow, LongSlow, VeryLongSlow) Ein großer Vorteil der Mesh-HF-Wolke ist, dass sich nicht alle teilnehmenden NODES tatsächlich auf dem HF-Weg „hören“ müssen. Datenpakete werden über Partner-NODES solange weiter gegeben bis diese alle LoRa-Nodes erreicht haben.
  • 12. MeshCom 4.0 Was ist ein LoRa-Gateway? 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 12 • LoRa-Gateway sind LoRa-Nodes welche sich, durch die Eingabe diverser Konfigurations-Parameter, mit einem MeshCom MQTT-Server (Broker-Server) verbinden. Notwendige Parameter: • WLAN-Parametze für die lokale Verbindung zum HAMNET (I-NET) • IP-Adresse des MQTT-Servers • Up-/Download Aktivierung Ein Broker-Server dient dazu, die Datenpakete, egal welcher Inhalts-Type, zwischen mehreren LoRa-Gateways auszutauschen. Der Server arbeitet als eine Art Reflektor.
  • 13. MeshCom 4.0 Wie funktioniert das MeshCom-Netzwerk? • MeshCom verbindet regionale LoRa-Funkwolken via HAMNET zu überregionalen Vernetzungen. Dazu wurde ein MeshCom-Server entwickelt welcher LoRa-Gateways mit dem in der Firmware bereits implementierten MQTT-Protokoll via HAMNET verbindet. • MQTT-Protokoll (Message Queuing Telemetry Transport) wird für die Nachrichtenvermittlung zwischen MeshCom-Gateways und dem MeshCom-Server verwendet. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 13
  • 14. MeshCom 4.0 Wie funktioniert das MeshCom-Netzwerk? • Services des MeshCom MQTT-Server • Vernetzung von LoRa-Gateways • Dashboards https://meshcom.oevsv.at • Meldungsaustausch mit: • APRS • DAPNET (PAGER) • TELEGRAMM BOT • HamMessenger (HAMNET) • TETRA OE-Server 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 14
  • 15. MeshCom 4.0 Wie funktioniert das MeshCom-Netzwerk? • Warum ein eigener MeshCom-Server als MQTT-Broker? • Volle Anpassung an das etwas speziellere MQTT-Protokoll welches die Meshtastic-Firmware benutzt. Gestaltung im Header wie: • Topic, Paket-ID, Gateway-ID 32-Bit usw. • Frei definierbare Logik bei der Weitergabe der MQTT-Pakete mit Mengensteuerung • Klares Zuschneiden auf Zwecke der Funkamateure • Schnittstellen zu anderen Message-Systemen wie: • APRS, DAPNET, HAMMessenger, TELEGRAM BOT • Skalierbare Vernetzung von mehreren MeshCom-Servern mit Berücksichtigung der teilweise fragilen HAMNET-Vernetzungswege. (UDP-Protokoll) • Skalierbare Vernetzung von Großregionen. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 15
  • 16. MeshCom 4.0 Was ist bei der Version 4.0 geplant? • MeshCom 4.0 ist eine komplett neue Firmware mit folgenden Features: • Amateurfunk kompatible Übertragung • APRS / AX25v2 kompatible Protokolle • Rufzeichen für Absender, Gateway, Empfänger verwenden • Broadcast-, Group-, Private- und Store&Forward-Meldungen • Duale Funktionalität • Meldungs-Client & Positionstracker auf zwei unterschiedlichen Frequenzen 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 16
  • 17. MeshCom 4.0 Warum APRS-Protokoll kompatibel? • APRS-Protokoll: • Auf vielen Hardware-Plattform implementiert • Umfangreiche Dokumentation (aprs101.pdf) • Abbildung der Path-Struktur (bis zu 9 Digipeaters) • Vorhandene Definitionen für Payload-Typen • Positionsdaten • Wetterdaten • Telemetry mit Daten, Einheiten und Koeffizienten • Meldungen, Bulletins und Ankündigungen • Status • Query und Responses 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 17
  • 18. MeshCom 4.0 Wo kann MeshCom eingesetzt werden? • Amateurfunk für Meldungen, DXCluster, Weitergabe von Warnmeldungen, … • Kommunikation auch in Not/Kat- Situationen tragfähig • Kommunikation via Satelliten mit einfachen Modulen • Erforschung von Tierwanderungen, Hagel, Blitz, Tornado, Wasserpegel, Radioaktivität, Seismik, klassische Wetterdaten sowie Bewegungen jeder Art. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 18
  • 19. MeshCom 4.0 Chat über geostationären Sat mit LoRa-Funk ! • Dezentrale Off-Grid-Kommunikationslösung • 433MHz Module + DXPatrol-Upconverter • Wideband Transponder mit 200kHz BW • Klein, günstig und kompakt • Einfache Bedienung mittels Smartphone • Ideal geeignet für den Krisenfall • Europa, Afrika, Indien, Brasilien, Antarktis • Benötigt wenig Energie • Automatische Vernetzung mittels Mesh-Technologie 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 19
  • 20. MeshCom 4.0 Wie kann ich die Firmware auf mein LoRa-Modul einspielen? • Firmware v1.65 vom ÖVSV-WIKI laden Hinweis! Auf das passende LoRa-Modul achten. • Folgende Hardware wird unterstützt: • ESP32 • Lilygo TTGO T-Beam • Lilygo TTGO Lora (auf Board-Version achten) • Heltec Lora 32 (V2) • nRF52 • Lilygo TTGO T-Echo • Wisblock RAK4631 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 20
  • 21. MeshCom 4.0 Wo finde ich aktuelle Informationen? • WEB-Seiten zum Thema MeshCom • https://wiki.oevsv.at/wiki/Kategorie:MeshCom • https://icssw.org/meshcom/ • TELEGRAMM Gruppe • MeshCom Chat: https://t.me/+JnSXsdNVcLw4YmFk • MeshCom BOT: https://t.me/+4mJzETaponE3Njc0 • Email • An Kurt oe1kbc@oevsv.at 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 21
  • 22. Citizen Science Wir wollen es wissen! Wir alle sind Forschung! • Institute of Citizen Science for Space Wireless Communication • ICSSW-AMSAT-OE • Mitmachen und selbst neue Projekte verwirklichen! • www.icssw.org 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 22 Ing. Kurt Baumann oe1kbc@icssw.org +43 699 12003520 Ing. Mike Zwingl oe3mzc@icssw.org +43 664 3408388
  • 23. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen • Windows 10/11 • Python für Windows installieren • https://meshtastic.discourse.group/t/tut orial-setting-up-a-windows-machine- for-use-with-meshtastic-python/2872 • GitBash für Windows installieren • https://gitforwindows.org/ • PIP für Windows installieren • https://phoenixnap.com/kb/install-pip- windows 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 23
  • 24. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen • Git Bash starten • Python Version prüfen py --version • PIP Version prüfen pip --version • ESPTOOL Installieren pip install --upgrade esptool • pip install --upgrade pytap2 • pip install –upgrade meshtastic==1.2.95 (wir verwenden für MeshCom nicht die Version 1.3.x) • Installation prüfen meshtastic -h 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 24
  • 25. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen • ESPHome-Flasher installieren • https://github.com/esphome/esphome-flasher/releases/tag/1.4.0 • ESPHome-Flasher-1.4.0-Windows-x64.exe runter laden • !Achtung! dieser Download ist für Windows 10 • Firmware flashen • LORA Modul mit USB-Kabel am PC anschließen • ESPHome-Flasher-1.4.0-Windows-x64.exe aufrufen • Serial-Port auswählen (wird vorgeschlagen) • Vorbereitete Firmware !! 1.2.65 !! - passend zum Port auswählen • "Flash ESP" klicken • warten bis Firmware geladen ist • LORA Modul neu starten 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 25
  • 26. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen • SETUP „NODES“ • Git Bash Konsole aufrufen (geht auch mit anderen Konsolen) • pip install --upgrade meshtastic==1.2.95 • notwendige Setup-Befehle nach dem flashen der Firmware • meshtastic --set-owner OE9XXX • meshtastic --set region EU433 • meshtastic --ch-index 0 --ch-set psk none • meshtastic --set is_always_powered true (wenn mit SmartPhone stabil verbunden bleiben soll) • meshtastic --pos-fields POS_BATTERY POS_ALTITUDE POS_ALT_MSL • natürlich kann der Konfigurationsbefehl auch in einem Kommando eingegeben werden: • meshtastic --set-owner OE9XXX --set region EU433 --ch-index 0 --ch-set psk none --pos-fields POS_BATTERY POS_ALTITUDE POS_ALT_MSL --set is_always_powered true • Danach einmal LORA Modul neu starten 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 26
  • 27. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen • Hinweise zum Rufzeichen • Das Suffix im Rufzeichen wird als Kurz-Alias verwendet und automatisch aus dem Rufzeichen extrahiert. So ergibt OE9ABC einen Alias von ABC. • Damit mehrere Nodes unter einem Rufzeichen betrieben und im Dashboard unterschieden werden können verwenden wir eine SSID Kennung welche mit einem Bindestrich an das Rufzeichen angehängt werden. Also OE9ABC-1, OE9ABC-15, usw. Prinzipiell wäre -1 bis -99 zulässig. Sollte jedoch eine Text-Kommunikation mit APRS- fähigen Geräten erfolgen so ist nur -1 bis -15 aus kompatibilitätsgründen möglich. • die Kennung -12 sollte für die mit dem MQTT-Server verbundenen Nodes Verwendung finden. Das ermöglicht uns spezielle Funktionen auf Gateways abzustimmen. Hinweis! Positionsdaten von Nodes welche ein Rufzeichen ohne SSID Zusatz verwenden werden nicht zu aprs.fi weiter geleitet. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 27
  • 28. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen • Kontrolle der Node-Setup-Einstellungen baumann@baumann-PC MINGW64 ~ $ meshtastic --info Connected to radioOwner: OE1KBC-7 (KBC65) My info: { "myNodeNum": 633535460, "numBands": 8, "firmwareVersion": "1.2.65", "rebootCount": 356, "bitrate": 95.41063, "messageTimeoutMsec": 300000, "minAppVersion": 20200, "maxChannels": 8, "hasWifi": true, "channelUtilization": 9.205, "airUtilTx": 0.043083336 } Nodes in mesh: {'num': 633535460, 'user': {'id': '!25c2fbe4', 'longName': 'OE1KBC-7', 'shortName': 'KBC65', 'macaddr': '4c:75:25:c2:fb:e4', 'hwModel': 'TLORA_V2_1_1p6'}, 'position': {}, 'lastHeard': 1674120106} {'num': 3273302084, 'user': {'id': '!c31aa044', 'longName': 'OE3XOC-12', 'shortName': 'XOC', 'macaddr': '44:17:c3:1a:a0:44', 'hwModel': 'RAK4631'}, 'position': {'latitudeI': 482139000, 'longitudeI': 159447000, 'time': 1672991735, 'latitude': 48.213899999999995, 'longitude': 15.9447}, 'lastHeard': 1672992286, 'snr': 14.25} , 'snr': 10.0} Preferences: { "phoneTimeoutSecs": 900, "meshSdsTimeoutSecs": 4294967295, "lsSecs": 4294967295, "region": "EU433", "positionFlags": 35, "isAlwaysPowered": true } Channels: PRIMARY psk=unencrypted { "modemConfig": "Bw250Cr46Sf2048", "psk": "AA==" } Primary channel URL: https://www.meshtastic.org/d/#CgUYBCIBAA 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 28
  • 29. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen • SETUP „GATEWAYS“ • Git Bash Konsole aufrufen (geht auch mit anderen Konsolen) • pip install --upgrade meshtastic==1.2.95 • notwendige Setup-Befehle zusätzlich zum NODE-Setup • meshtastic --set wifi_ap_mode false • meshtastic --set wifi_ssid 'AP-SSID' • meshtastic --set wifi_password 'AP-PASSWORT' • meshtastic --set mqtt_server 44.143.8.143 (bei Verbindung via HAMNET) oder • meshtastic --set mqtt_server 89.185.97.38 (bei Verbindung via I-NET) • meshtastic --ch-index 0 --ch-set uplink_enabled true • meshtastic --ch-index 0 --ch-set downlink_enabled true • meshtastic --ch-index 0 --ch-set psk none • meshtastic --set is_always_powered true • Danach einmal LORA Modul neu starten 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 29
  • 30. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen • Muster einer kompletten Gateway-Konfuguration von jens DL4AAS meshtastic --set-owner DM0WIT-12 --set region EU433 --ch-index 0 --ch-set psk none --set is_always_powered true meshtastic --pos-fields POS_BATTERY POS_ALTITUDE POS_ALT_MSL meshtastic --ch-index 0 --ch-set psk none --setalt 390 --setlat 49.5334 --setlon 9.8567 meshtastic --set wifi_ap_mode false --set wifi_ssid dasistdiewifissid --set wifi_password dasistdaspasswort meshtastic --ch-index 0 --ch-set uplink_enabled true --ch-index 0 --ch-set downlink_enabled true meshtastic --set mqtt_server 89.185.97.38 --set mesh_sds_timeout_secs 4294967295 --set auto_screen_carousel_secs 5 meshtastic --info --reboot Die fett/kursiv hervorgehobenen Konfiguration sollten an die eigenen Gegebenheiten angepasst werden. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 30
  • 31. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen SmartPhone • Android • Bitte unbedingt die Version 1.2.67 laden. Diese ist zu MeshCom kompatibel • GITHUB inkl. Alpha/Beta Releases • https://github.com/meshtastic/Meshtastic-Android/releases?page=3 • IPhone • IPhone APP nicht mehr zu MeshCom kompatibel. 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 31
  • 32. MeshCom 4.0 Installationsanleitungen Weitere Informationen zu MeshCom • WEB-Seiten zum Thema MeshCom • https://wiki.oevsv.at/wiki/Kategorie:MeshCom • https://icssw.org/meshcom/ • TELEGRAMM Gruppe • MeshCom Chat: https://t.me/+JnSXsdNVcLw4YmFk • MeshCom BOT: https://t.me/+4mJzETaponE3Njc0 • Email • An Kurt oe1kbc@oevsv.at 19.01.2023 Institute of Citizen Science for Space & Wireless Communication 32