Sieci LoRa

Jak to działa: Meshtastic i MeshCore

To samo radio LoRa, dwa pomysły na sieć. Wyjaśniamy oba prostym językiem — bez skrótów i bez tablicy logarytmów.

Krok 1

Najpierw radio — zawsze robi to samo

Samą technologię LoRa można porównać do słabego cyfrowego radyjka. Wysyła bardzo krótkie porcje danych na spore odległości i przy tym prawie nie zużywa prądu. Reszta — cała „sieć” — to tylko pomysł na to, kto i kiedy nadaje.

Twoja wiadomość
Fale radiowe 868 MHz
Sieć urządzeń
Ekran odbiorcy

Pasmo 868 MHz — wolne dla wszystkich

W Europie LoRa pracuje w paśmie 868 MHz, przeznaczonym do swobodnego użytku (tak samo korzystają z niego np. piloty do bram i czujniki pogody). Nie potrzebujesz koncesji, licencji ani żadnych opłat — po prostu włączasz urządzenie i nadajesz. Ograniczeniem jest moc nadawania, ale dla sieci sąsiedzkiej to aż nadto.

Zasięg zależy od terenu

W gęstej zabudowie to okolice 0,3 km; na otwartym terenie — nawet kilkanaście kilometrów. Wysokość zawieszenia anteny robi ogromną różnicę.

Wiadomości są szyfrowane

Zarówno Meshtastic, jak i MeshCore domyślnie szyfrują wiadomości. Osoba przechwytująca fale radiowe zobaczy tylko nieczytelny szum.

Poczekają na odbiorcę

To nie krótkofalówka, w której trzeba cały czas nasłuchiwać. Jeśli sieć jest tak zbudowana, wiadomość zaczeka, aż odbiorca pojawi się w zasięgu — jak SMS.

Sieć nr 1

Meshtastic — każdy przekazuje dalej

W sieci Meshtastic każde urządzenie — zwane nodem — przekazuje dalej każdą wiadomość, której nie jest adresatem. Urządzenia same tworzą sieć: jak wieść u sąsiadów, którą każdy puszcza dalej.

nadawca node 1 — przekazuje dalej node 2 — też dostał kopię node 3 — przekazuje dalej odbiorca node 4 — też dostał kopię 1 2 3

Wiadomość „przeskakuje” (hopuje) od urządzenia do urządzenia aż do adresata — a po drodze każdy node dostaje kopię i przekazuje ją dalej.

Zalety

Dlaczego warto

  • Idealna na nowy teren — sieć działa od razu, bez montowania jakichkolwiek przekaźników; wystarczą same urządzenia użytkowników
  • Każde urządzenie wzmacnia sieć — im więcej ludzi korzysta, tym dalej sięgnie wiadomość
  • Trwałość — zniknięcie jednego urządzenia nie zamyka sieci, wiadomości pójdą inną drogą
Ograniczenia

Na co uważać

  • Chaos powtórzeń w gęstej sieci — przy bardzo dużej liczbie urządzeń ta sama wiadomość wraca wielokrotnie i zapycha eter
  • Maksymalnie 7 przeskoków (hopów) — wiadomość nie przejdzie przez więcej niż 7 urządzeń po drodze

Przed pierwszym wyjściem grupą w teren: w aplikacji Meshtastic ustawcie na wszystkich urządzeniach wspólny tryb radia (tę samą częstotliwość i te same ustawienia modemu). Urządzenia z różnymi ustawieniami nie usłyszą się nawzajem — mimo że są w pełni sprawne. Ustalcie to jeszcze w domu, przed wyjazdem.

Sieć nr 2

MeshCore — podobna do GSM

MeshCore organizuje sieć podobnie jak telefonia komórkowa: wybrane, stale pracujące urządzenia pełnią rolę przekaźników — odpowiedników stacji bazowych. Pozostałe urządzenia łączą się z nimi jak telefony z masztem.

urządzenia przekaźnik przekaźnik odbiorca przekaźniki tworzą łańcuch — wiadomość pokonuje duże odległości

Urządzenia „klientów” łączą się z przekaźnikami; te przekazują sobie wiadomości dalej, jak stacje GSM.

Zalety

Dlaczego warto

  • Brak chaosu w gęstych sieciach — wiadomości idą wyznaczonymi trasami przez przekaźniki, więc sieć się nie zatyka
  • Do 64 przeskoków — łańcuch przekaźników może ciągnąć się przez całą gminę czy miasto, więc świetnie nadaje się na duże odległości
  • Sprytne zarządzanie ruchem — przekaźniki znają trasy, nie rozsyłają wiadomości „na wszystkie strony”
Ograniczenia

Na co uważać

  • Infrastruktura musi być gotowa — zanim sieć zadziała, ktoś musi zamontować i skonfigurować przekaźniki (najlepiej wysoko, np. na dachach)
  • Uzależnienie od przekaźnika — na terenie z rzadką siecią urządzenie poza zasięgiem przekaźnika jest odcięte; bezpośrednia rozmowa dwóch urządzeń jest możliwa, ale taka wiadomość już nie „przeskoczy” dalej
Ważne

Czy te sieci widzą się nawzajem?

Krótko: nie. Urządzenie z oprogramowaniem Meshtastic nie zobaczy urządzenia z oprogramowaniem MeshCore — i odwrotnie. To dwa niezależne systemy, które mówią różnymi „językami”.

Grupa musi używać tej samej sieci. Jeśli połowa grupy ma Meshtastic, a połowa MeshCore, nie będą się widzieć — nawet na tej samej częstotliwości i tuż obok siebie. Ustalcie przed wyjściem, które oprogramowanie wszyscy wgrywają. Nic jednak nie stoi na przeszkodzie, by ten sam sprzęt przerzucić między sieciami: wystarczy wgrać inne oprogramowanie.

Cecha Meshtastic MeshCore
Sposób działania Każde urządzenie (node) przekazuje wiadomości dalej Wybrane urządzenia są przekaźnikami, reszta się z nimi łączy
Analogia Wieść przekazywana „od sąsiada do sąsiada” Sieć komórkowa GSM — maszty i telefony
Maksymalna liczba przeskoków 7 64 — duże odległości, ale infrastruktura musi być gotowa
Nowy teren, brak infrastruktury Świetnie się sprawdza — sieć powstaje sama Wymaga wcześniejszego montażu przekaźników
Bardzo gęsta sieć Chaos powtórzeń — wiadomości krążą wielokrotnie Porządek — ruch idzie wyznaczonymi trasami
Rzadka sieć Każde urządzenie pomaga — sieć działa mimo wszystko Urządzenia zależne od kontaktu z przekaźnikiem
Szyfrowanie wiadomości Tak Tak
Wgranie oprogramowania flasher.meshtastic.org flasher.meshcore.io
Wybór

Którą wybrać?

Nie ma jednej słusznej odpowiedzi — to zależy od tego, gdzie i po co budujecie sieć.

1

Zaczynasz od zera?

Nowe miejsce, brak przekaźników, grupa znajomych na wycieczce? Wybierz Meshtastic — działa od razu, bez infrastruktury.

2

Budujesz coś trwałego?

Gęsta sieć, gmina, osiedle, duże odległości? Wybierz MeshCore i zaplanuj przekaźniki na dachach i wzniesieniach.

3

Nie wybierasz na zawsze

Ten sam sprzęt obsługuje obie sieci. Zmiana zdania? Wgrywasz inne oprogramowanie przez flasher — w kilka minut.

4

Cała grupa tak samo

Niezależnie od wyboru: wszyscy muszą używać tej samej sieci i wspólnych ustawień radia, inaczej urządzenia się nie usłyszą.