Eelco NL13974 experimenteert met “Meshtastic”

Eelco de Graaf (NL13974) laat ons weten dat hij momenteel aan het experimenteren is met Meshtastic. Hij publiceert daarover op zijn blog: Meshtastic: LoRa-tekstverkeer zonder internet of GSM. Hij bespreekt daar onder meer hoe je zelf eenvoudig aan de slag kunt met deze techniek.

Meshtastic is een opensourceproject dat tot doel heeft om een gedecentraliseerd communicatienetwerk te ontwikkelen dat kan draaien op betaalbare apparaten die weinig energie verbruiken en daardoor off-grid kunnen werken. Zo’n Meshtastic-netwerk zou bijvoorbeeld ingezet kunnen worden bij grote calamiteiten, wanneer reguliere communicatiemiddelen uitvallen, aldus Eelco. Het zou een aanvulling kunnen worden op de diensten die organisaties zoals Dares nu al aanbieden.

Meshtastic maakt gebruik van verschillende technologieën: LoRa, meshnetwerken en MQTT. Lees hier een korte introductie.

LoRa

LoRa – een acroniem voor Long Range, lange afstand in het Nederlands – is een gepatenteerde technologie waarmee met een relatief gering zendvermogen over relatief grote afstanden gecommuniceerd kan worden, vaak ingezet voor het “Internet of Things (IoT)”. De technologie maakt gebruik van licentievrije frequentiebanden, in Europa 433,05-434,79 MHz en 863-870/873 MHz. LoRa leent zich met name voor toepassingen die slechts relatief weinig data per tijdseenheid behoeven over te dragen. Denk daarbij bijvoorbeeld aan apparaten om de luchtkwaliteit te meten die draadloos hun metingen overdragen, waarbij maar weinig energie gebruikt mag worden, bijvoorbeeld omdat ze batterijgevoed worden. Overigens zijn er ook satellieten en weerballonnen die LoRa gebruiken om telemetriedata te versturen.

Meer informatie vind je bijvoorbeeld op de website van de patenthouder Semtech: What is LoRa?

Meshtechniek

Mesh betekent in het Nederlands raster, gaas of vlechtwerk. In de techniek wordt het woord gebruikt om een netwerk aan te duiden van onderling draadloos communicerende apparaten (knooppunten of nodes). Elk van die knooppunten ontvangt daarbij niet alleen de data bestemd voor het knooppunt zelf, maar ook die voor andere knooppunten. Data bestemd voor andere knooppunten wordt vervolgens weer uitgezonden. Zo fungeren de knooppunten ook als een soort relaisstations. Door de toepassing van deze techniek wordt zowel de betrouwbaarheid van de dataoverdracht als ook de communicatiereikwijdte vergroot. Meshtechniek is de laatste jaren vooral bekend geworden door de toepassing in WIFI-netwerken. Maar ook in bijvoorbeeld home automation gebruikt men deze techniek. Zo vormen “slimme” lampen, schakelaars en bewegingssensoren die gebruik maken van het Zigbee-communicatieprotocol een meshnetwerk. Hoe meer van dat soort apparaten je in je huis hebt, des de betrouwbaarder de werking wordt.

Meer informatie onder ander op Wikipedia: Vermaasd netwerk.

Meshtastic

In Meshtastic worden verschillende technologieën gecombineerd.

LoRa zorgt voor de basisinfrastructuur, waarmee korte berichten draadloos op licentievrije banden over flinke afstanden kunnen worden overgedragen. Die afstanden kunnen variëren tussen enkele kilometers in bebouwd gebied tot zo’n 2000 km bij een vrijezichtverbinding met bijvoorbeeld een satelliet of weerballon.

Door verschillende LoRa-apparaten vervolgens van de juiste software te voorzien, kan van elk een “knooppunt” in een meshnetwerk worden gemaakt. Dat zorgt ervoor dat de berichten over veel grotere afstanden kunnen reizen. Daarnaast wordt door de redundantie in het netwerk de communicatie betrouwbaarder. Immers, wanneer een knooppunt uitvalt, kunnen berichten toch verder via andere knooppunten. Meshtastic biedt overigens ook versleuteling van berichten.

Als klap op de vuurpijl kunnen Meshtastic-netwerken ook nog onderling gekoppeld worden. Dat gebeurt (op dit moment) wel via Internet en maakt daarbij gebruik van het zogeheten MQTT-protocol.

MQTT is een berichtenprotocol voor het Internet of Things (IoT). Het is ontworpen als extreem “lichtgewicht” en is ideaal voor het verbinden van apparaten (of netwerken) wanneer maar een zeer beperkte netwerkbandbreedte beschikbaar is. MQTT wordt tegenwoordig gebruikt in een groot aantal industrieën, zoals de auto-industrie, telecommunicatie, olie en gas, maar ook in de huisautomatisering (home automation).

Meer informatie over MQTT: MQTT: The Standard for IoT Messaging

Zelf aan de slag

Zoals Eelco op zijn site uitlegt, is met eenvoudige, betaalbare middelen een Meshtastic-netwerk te bouwen. Als er geen Meshtastic-knooppunt in de buurt is, heb je twee LoRa-apparaten nodig om te kunnen testen. Verder een PC voor het programmeren en een telefoon om via Bluetooth berichten op het eigen netwerk aan te bieden.

Bekijk de verdere details op Eelco’s blog.

Meer informatie

• Meshtastic in de praktijk op het blog van Eelco NL13974: LoRa-tekstverkeer zonder Internet of GSM
• Meshtastic-projectwebsite: An open source, off-grid, decentralized, mesh network built to run on affordable, low-power devices
• Engelstalige video over Meshtastic door Andreas Spiess: LoRa Off-Grid Mesh Communication: Meshtastic (ESP32, BLE, GPS)