Meshtastic
Projekt Meshtastic je open-source software a hardware projekt, který se snaží vytvořit platformu pro off-grid komunikaci s dlouhým dosahem, šifrováním a snadno dostupným hardware, postavenou na technologii LoRa (Long Range).
Autorem Meshtasticu je Kevin Hester, který zveřejnil kód na začátku roku 2020 pro platformu ESP32. Projekt se od té doby rozrostl a nyní na něm pracují desítky dobrovolníků, podporuje několik různých hardware desek, běží na Linux/MacOS/Android/iOS a poslední dobou nabírá na popularitě mezi makery.
V následujícím textu se pokusím shrnout moje zkušenosti s Meshtasticem, ukážu HW na kterém síť provozuji a vysvětlím k čemu se to dá využít.
Co je Meshtastic?
Základem Meshtastic je technologie LoRa, což je známý a rozšířený rádiový protokol na volně přístupných frekvencích (frekvence, které nevyžadují speciální licenci nebo registraci). LoRa má nízké vysílací výkony (méně jak 1 W) a tedy i nízkou spotřebu, ale díky chytře navržené modulaci má velký dosah (snadno dosáhnete na jednotky km, s trochou snahy desítky km a pokud víte co děláte, tak i stovky km) i s obyčejnou všesměrovou anténou. Je tedy ideální na IoT (Internet věcí).
LoRa ovšem definuje pouze fyzickou (rádiovou) vrstvu a už se nijak nezabývá tím, co se vzduchem fakticky přenáší. Proto vzniklo několik různých protokolů, které se dají využít jako síťová vrstva nad technologií LoRa. Asi nejznámější je LoRaWAN protokol, který umožňuje přenos dat mezi koncovým zařízením a gateway.
Meshtastic nad technologií LoRa vytváří síť typu mesh, ve které (na rozdíl od LoRaWAN) neexistuje žádný centrální uzel a kde jednotlivá koncová zařízení komunikují mezi sebou a zároveň přeposílají přijaté zprávy dál, aby se zvýšil jejich dosah.
Po takovéto mesh síti se pak dají posílat šifrované zprávy buď mezi dvěma uživateli nebo mezi skupinou uživatelů. Je důležité zmínit, že Meshtastic síť neobsahuje žádný koordinační prvek, síť se neustále mění a zprávy se šíří různými směry tak, jak je zrovna možné.
Meshtastic lze provozovat na všech frekvencích, na kterých lze provozovat samotné LoRa. V Evropě nás zajímají pouze frekvence 433 MHz a 868 MHz, obě jsou pro bezlicenční užití a tedy vhodné pro makery a kutily, kteří nejsou zároveň radioamatéry.
Nejzajímavější vlastnost Meshtasticu je fakt, že všechna zařízení mají na začátku stejné nastavení rádia a jeden otevřený kanál pro komunikaci se všemi ostatními uživateli. Tím vzniká síť pro komunikaci s lidmi ve vašem okolí, což je asi nejčastěji zmiňovaná vlastnost projektu, která přitahuje nejvíce nadšenců, kutilů a radioamatérů. Kromě toho lze přes síť také posílat svá vlastní data, která budou zašifrovaná a tím pádem nečitelná pro třetí stranu.
Pro další a podrobnější informace o Meshtastic odkážu na oficiální dokumentaci, článek na Hackaday a na video od Andrease Spiesse s praktickou ukázkou.
Podporovaný hardware
Seznam podporovaných desek je dostupný v dokumentaci. Aktuálně jsou podporovány platformy ESP32, nRF52840 a RP2040 a dva různé typy LoRa rádia – SX1276 a SX1262.
Desky založené na ESP32 většinou poskytují WiFi 2.4 GHz a Bluetooth 4.2 a hodí se pro statické (nepohyblivé) Meshtastic nody napájené ze zdroje. Ty s čipem nRF52840 mají pouze Bluetooth 5.0 a díky minimální spotřebě se hodí na přenosné nody napájené z baterie. Varianty s RP2040 často nemají Bluetooth ani WiFi a nejsou zatím tolik rozšířené.
Obě rádia, SX1276 a SX1262, jsou určené pro LoRa a mají nízkou spotřebu. SX1262 má nižší spotřebu energie, maximální přenosovou rychlost 300 kbps, citlivost až -148 dBm, pracuje na frekvencích 150-960 MHz a má maximální vysílací výkon 22 dBm. Naproti tomu SX1276 má maximální přenosovou rychlost 100 kbps, trochu vyšší spotřebu, citlivost -142 dBm, maximální vysílací výkon 20 dBm a pracuje na frekvencích 868 MHz nebo 915 MHz.
Asi nejoblíbenější HW je momentálně (leden 2024) LILYGO T-Echo. Meshtastic komunikátor s MCU nRF52840 a rádiem SX1262, GPS přijímačem, e-ink displejem pro zobrazení přijatých zpráv, akumulátorem a externí anténou.
Další oblíbenou variantou je vývojová deska od Rakwireless WisBlock Base Board RAK19007 s MCU deskou RAK4631. Také obsahuje MCU nRF52840 a rádio SX1262, celý systém pak lze ještě rozšířit o GPS, baterii, solární panel, displej a tlačítka.
Meshtastic
Meshtastic je decentralizovaný bezdrátový síťový protokol LoRa mimo síť . Hlavním cílem projektu je umožnit nízkopříkonovou komunikaci na velké vzdálenosti v nelicencovaných rádiových pásmech. Je navržen pro výměnu textových zpráv a dat v prostředích off-grid s potenciálními aplikacemi v projektech IoT , kde je potřeba decentralizovaný komunikační systém bez existující infrastruktury.
Meshtastic používá LoRa peer to peer (p2p), rádiový protokol s dlouhým dosahem, k vytvoření mesh sítě opětovným vysíláním zpráv pro rozšíření komunikačního dosahu. Každé zařízení se může připojit k jedinému telefonu, což umožňuje zasílání zpráv v oblastech mimo síť, což je užitečné nejen pro zprávy, ale také pro datové přenosy.
Železářské zboží
Meshtastic používá desky pro vývoj hardwaru, jako jsou ESP32 a nRF52840, které podporují komunikační technologie LoRa a BLE , spolu s přijímači GNSS . Tato zařízení umožňují bezproblémovou konektivitu mobilních aplikací přes Bluetooth nebo Wi-Fi , což umožňuje přenos zpráv na velké vzdálenosti přes síť mesh pomocí transceiverů LoRa. Toto nastavení je ideální pro vývoj komunikátorů, které se nespoléhají na konvenční infrastrukturu.
K dispozici jsou komerčně vyrobené Meshtastic desky a sady.
Případy použití
Vzhledem k malému tvaru většiny uzlů Meshtastic je lze použít v různých prostředích, kde je telefonické nebo internetové připojení omezené.
Navrhované případy použití
- Pěší turistika, lyžování, paragliding a další outdoorové sporty s omezeným mobilním pokrytím
- Aplikace vyžadující open source GPS komunikátory (např. pro piloty kluzáků)
- Bezpečná skupinová komunikace na dlouhé vzdálenosti bez spoléhání se na mobilní poskytovatele
Specifikace
- Číslo modeluMeshtastic T-Echo
- Kompatibilní styl audio a video zařízení Digital-to-Analog Converter (DAC), profesionální audio zařízení, zobrazovací zařízen
- Bezdrátový modul LoRa SX1262
- Spolupracující inženýr Meshtastic
- Typ Bluetooth, WIFI
- Název značky lilygo
- Původpevninská ČínaSpolupracující inženýrMeshtastic
- Kategorie Bezdrátový modulMaster Chip NRF52840
- Volitelné frekvenční pásmo 433 MHz / 868 MHz / 915 MHz
LILYGO® & Meshtastic T-Echo:
Vyvinutá verze LILYGO T-BEAM, T-Echo je navržena se zaměřením na Meshtastic kompatibilitu, s Bluetooth a nízkou spotřebou energie.
Využívá NRF52840 SoC s podporou víceprotokolů Bluetooth 5 / Threads / Zigbee.
Funkce LORA, zděděná od T-BEAM, využívá funkční modul verze LILYGO SX1262 s čipem transceiveru Semtech SX1262 LORA RF.
Pracuje ve frekvenčním pásmu 433/868/915MHz ISM a integruje vysoce stabilní krystalový oscilátor TCXO 32MHz, který zajišťuje funkci poloduplexního transceiveru s výkonem až +22dBm a citlivostí příjmu -139dBm.
Modul umožňuje automatické přepínání transceiveru, vnitřní izolaci vysílacího a přijímacího kanálu a využívá pokročilou komunikační technologii LORA s rozprostřeným spektrem pro robustní ochranu proti rušení a soukromí. To usnadňuje bezdrátový přenos a příjem dat na dlouhé vzdálenosti.
Pozor Frekvence jsou povolení pouze určení zemí !!!
433 Mhz (Europa)
868 Mhz (Europa) nejvíce používána tuto variana nejvíce ČR a SK
915 Mhz (USA)