Meshtastic – Funknetze mit LoRa

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Meshtastic ist eine Open-Source-Mesh-Netzwerk-Plattform, die in letzter Zeit an Popularität gewonnen hat. Ihre Beliebtheit basiert auf mehreren Schlüsselfaktoren:

  • Meshtastic ermöglicht die Kommunikation über lange Strecken, ohne auf eine bestehende Infrastruktur (Mobilfunk, WLAN oder Internet) angewiesen zu sein. Diese als Off-Grid-Kommunikation bezeichnete Technologie ist besonders attraktiv für Outdoor-Aktivitäten und Expeditionen, wo es oft keinen Mobilfunkempfang gibt, oder für Rettungsdienste, militärische Anwendungen, Vorbereitung auf Katastrophenfälle (Prepping) und in Regionen mit eingeschränkter Infrastruktur.
  • Meshtastic nutzt preisgünstige Hardware auf Basis von LoRa-Modulen, die wenig Energie verbrauchen, bei geeigneter Auslegung für den Batteriebetrieb geeignet sind und Entfernungen von oft mehreren Kilometern überbrücken können.
  • Meshtastic ist Open Source und bietet den Nutzern völlige Freiheit, das System an ihre spezifischen Bedürfnisse anzupassen. Entwickler können die Software modifizieren, eigene Anwendungen entwickeln oder neue Funktionen hinzufügen. Diese Offenheit fördert eine wachsende Community, die regelmäßig zu Updates und Verbesserungen beiträgt.
  • Meshtastic-Nutzer können Nachrichten ohne Überwachung durch Drittparteien senden. Der Datenschutz wird auf diese Weise gesichert, da es keine zentralen Server gibt, die den Datenverkehr kontrollieren oder aufzeichnen.
  • Meshtastic ist vergleichsweise einfach einzurichten und zu bedienen. Einfache Apps für Android, iOS und den Desktop ermöglichen die Konfiguration eines betreffenden Knotens, Nachrichten zu senden und die empfangenen Nachrichten zu visualisieren. Fortgeschrittene Nutzer können auch private Netze einrichten und Daten erfassen und austauschen.
  • Mesh-Netzwerke sind eine spannende Technologie, da sie Netzwerkknoten ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, indem sie ihre Nachrichten über verschiedene Zwischenknoten weiterleiten. Das schafft ein robustes und selbstheilendes Kommunikationsnetzwerk, das gerade in schwierigen Umgebungen oder Notlagen einen erheblichen Vorteil bieten kann.

Ist Ihr Interesse geweckt?

Vom Rheinwerk-Verlag erscheint in Kürze das E-Book „Meshtastic – Funknetze mit LoRa“.

Mit diesem E-Book möchte ich Ihnen beim Aufbau und dem Betrieb eines Meshtastic-Netzwerks helfen und meine praktischen Erfahrungen einfließen lassen.

Informationen zum E-Book finden Sie auf der Website des Rheinwerk-Verlags unter der URL https://www.rheinwerk-verlag.de/meshtastic-funknetze-mit-lora/

2024-10-19/CK

Meshtastic Infos

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Beim Lesen verschiedener Foren ist mit die folgende Website aufgefallen: https://harukitoreda.github.io/Meshtastic-Experiments/

Hier ist neben Informationen zum ADC, Stromverbrauch, Batterielaufzeit und Antennen eine Übersicht aktuell verfügbarer Meshtastic Knoten mit Preisen und Links zum Anbieter gelistet.

Es ist sehr zu empfehlen, da mal hineinzuschauen.

2024-10-14/CK

Solar-Powered LoRa Node

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A Modular, Compact, and Versatile IoT Solution

https://www.elektormagazine.com/magazine/elektor-354/63204

This article in the newest Elektor Magazine will introduce you to a battery-powered Internet of Things (IoT) node, buffered by a solar cell, with LoRaWAN connectivity. We focus on the power supply and monitoring the different voltages remotely via Bluetooth and LoRa.

Meshtastic Knoten auf Reise

5 Antworten

Schon geraume Zeit experimentiere ich mit unterschiedlichen Meshtastic Knoten. Bei meiner Ferienreise nach Norddeutschland wollte ich zwei dieser Knoten testen.

Kurz vor meinen Ferien bekam ich von RAKwireless ein WisBlock Meshtastic Starter Kit und ein Gehäuse mit Solarzelle (Unify Enclosure IP67 150x100x45mm with pre-mounted M8 5 Pin and RP-SMA antenna IP Rated connectors), welches ich für den autonomen Einsatz testen wollte.

Der Test sollte zeigen, ob die Solarzelle ausreichend Energie zum Nachladen des eingesetzten 18650-LiPo-Akkus aufbringen kann.

Bei den aktuellen Wetterbedingungen ist das sicher kein optimaler Ausgangspunkt, denn die Wahrheit zeigt sich erst bei weniger sonnigen Tagen. Irgendwann muss aber der Test beginnen.

Außerdem habe ich ein WisMesh Pocket, welches bedingt durch den 3200 mAh Akku, gelegentlich über USB nachgeladen werden muss.

Ich verwende diesen Knoten gern im Auto. Da ist das Nachladen über USB kein Problem und der Knoten steht am Ende der Fahrt mit geladenem Akku zur Verfügung.

Die Batteriespannung kann dann sicherheitshalber am Display oder einem über BLE angeschlossenen Mobiltelefon verfolgt werden.

Die folgenden Abbildungen zeigen meine Reiseroute und anhand eines Auszugs aus MeshMap.net die zu erwartenden Kontakte mit Knoten auf dieser Route. Da in diesem Mapping nicht alle über Funk erreichbare Knoten gezeigt werden, bestand Hoffnung auf Kontakte, wenn auch gedämpft.

Reiseroute
Meshtastic Mapping

Ich habe mit den Default-Einstellungen für LongFast gearbeitet, da ich nicht die lokalen Channel der durchfahrenen Gebiete vorgeben wollte. Möglicherweise wären dann weitere Knoten erreichbar.

Die folgenden Abbildungen zeigen Kontakte, die ich an verschiedenen Orten hatte. Zwischendurch gab es keinen Empfang.

Während der Fahrt lagen beide Meshtastic Knoten auf der vorderen Ablage (praktisch nahe der Windschutzscheibe) und während der Ferien hatte der Solarknoten einen bevorzugten Standort am Strand. Während unserer Strandaufenthalte war das Reload durch die Solarzelle überhaupt kein Problem. Ich werde das aber weiter verfolgen.

Angekommen an der Ostsee konnte ich vom Strand der Insel Hiddensee Meshtastic Knoten in DK und S sehen. Diese ca. 130 km sind sicher Überreichweiten zu verdanken, denn ich hatte solche Kontakte nur an zwei Tagen innerhalb von drei Wochen. Aus Mecklenburg-Vorpommern habe ich nichts empfangen.

Bei der Rückreise hatten wir einen Zwischenstopp in Jena und konnten einige Meshtastic Knoten empfangen.

Wie schon bei der Hinfahrt waren im unteren Rheintal einige Knoten zu sehen und später beim Eintritt ins Gebiet Zürichsee/Linth war dann wieder das gewohnte Bild mit einer dichten Belegung zu sehen.

Die Maps zeigen deutlich, dass ein Community-Projekt von der Community lebt.

Verstehen Sie das als Einladung, selbst Meshtastic Knoten zu installieren und auf diese Weise die Lücken im Mesh-Netzwerk zu schließen.

2024-08-12/CK

Modbus Sensors Connected to IoT

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Modbus continues to be a widely used communication protocol in industrial automation and control systems. RS-485 provides a robust and reliable physical layer for long-distance communication, and Modbus RTU is a popular protocol for exchanging data between devices from different manufacturers in various industrial applications.

Despite the emergence of newer protocols and technologies, Modbus RTU over RS-485 will continue to be widely used in the industry due to its simplicity, compatibility with existing systems, and broad support.

Various bridges connect a Modbus network to the IoT for further data processing and visualization, which is essential today. Modbus LoRaWAN bridges, offered by various users, can be used to make this connection.

Modbus ist nach wie vor ein weit verbreitetes Kommunikationsprotokoll in industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen. RS-485 bietet eine robuste und zuverlässige physikalische Schicht für die Kommunikation über große Entfernungen, und Modbus RTU ist ein beliebtes Protokoll für den Austausch von Daten zwischen Geräten verschiedener Hersteller in verschiedenen industriellen Anwendungen.

Trotz des Aufkommens neuerer Protokolle und Technologien wird Modbus RTU über RS-485 aufgrund seiner Einfachheit, der Kompatibilität mit bestehenden Systemen und der breiten Unterstützung weiterhin in der Industrie weit verbreitet sein.

Verschiedene Bridges verbinden ein Modbus-Netzwerk mit dem IoT zur weiteren Datenverarbeitung und -visualisierung, was heute unerlässlich ist. Modbus LoRaWAN-Bridges, die von verschiedenen Anwendern angeboten werden, können für diese Verbindung genutzt werden.

In my book IoT Projects for Makers, I introduced among others a solution for publishing measuring values of a Modbus sensor by Pushover to a mobile phone by use of WisBlock modules.

In meinem Buch IoT Projects for Makers habe ich unter anderem eine Lösung vorgestellt, um Messwerte eines Modbus-Sensors per Pushover mit Hilfe von WisBlock-Modulen auf ein Mobiltelefon zu veröffentlichen.

The same technology can be used to transfer messages to a LoRaWAN network server. The WisBlock ecosystem helps with rapid prototyping.

Mit der gleichen Technologie können Sie Nachrichten an einen LoRaWAN-Netzwerkserver übertragen. Das WisBlock-Ökosystem hilft bei der schnellen Entwicklung von Prototypen

RAK7431

RAKwireless offers an industrial solution with the WisNode Bridges and in particular the RAK7431 WisNode Bridge Serial, an RS485 to LoRaWAN converter for industrial applications. The device transmits data from Modbus sensors over LoRaWAN for wireless transmission to and from end devices.

Using the LoRaWAN 1.0.3 protocol stack, the device supports LoRaWAN Class A, B and C, enabling cloud management of ModBus/RS-485 devices.

Eine industrielle Lösung bietet RAKwireless mit den WisNode Bridges und hier vor allem mit der RAK7431 WisNode Bridge Serial, einem RS485 to LoRaWAN converter für industrielle Anwendungen. Das Gerät übermittelt Daten von Modbus-Sensoren über LoRaWAN zur drahtlosen Übertragung von und zu Endgeräten.

Mit dem LoRaWAN 1.0.3 Protokollstack unterstützt das Gerät LoRaWAN Class A, B und C und ermöglicht so ein Cloud-Management von ModBus/RS-485-Geräten.

2024-05-19/CK

Meshtastic Mesh Coverage

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With a mesh network, the range between nodes in a network can be significantly extended.

Due to the limited bandwidth of LoRa, Meshtastic does not track the forwarding of a message to its destination. The traceroute module can provide information on this.

Only nodes that know the encryption of the channel used can be tracked. A message can arrive via several routes due to re-broadcasting. The traceroute module only tracks the hops of the first packet that contains the traceroute request and arrives at the destination.

As the picture shows, my RAK4631-02 node in Altendorf SZ receives messages from the Haflinger73 base in Remigen AG, 59 km away..

Mit einem Mesh-Netzwerk kann die Reichweite zwischen Knoten eines Netzwerks deutlich erweitert werden.

Aufgrund der begrenzten Bandbreite von LoRa verfolgt Meshtastic nicht die Weiterleitung einer Nachricht bis zum Ziel. Das Traceroute-Modul kann eine Information hierzu liefern.

Es können nur Knoten verfolgt werden, die die Verschlüsselung des verwendeten Kanals kennen. Eine Nachricht kann wegen des Re-Broadcasting über mehrere Routen ankommen. Das Traceroute-Modul verfolgt nur die Hops des ersten Pakets, das die Traceroute-Anfrage enthält und am Ziel ankommt.

Wie das folgende Bild zeigt, empfängt mein RAK4631-02 Knoten in Altendorf SZ u.a. Nachrichten vom 59 km entfernten Haflinger73 Base in Remigen AG.

Traceroute Example

My node consists of a RAKwireless Meshtastic Starter Kit with a RAKARJ11 2 dBi 860-868 MHz Black Plastic Antenna and has no special features.

The node is located on the balcony on the mezzanine floor. The hops are set to 5.

————————————————————–

Mein Knoten besteht aus einem RAKwireless Meshtastic Starter Kit mit einer RAKARJ11 2 dBi 860-868 MHz Black Plastic Antenna und weist keine Besonderheiten auf.

Der Knoten liegt auf dem Balkon im Hochparterre. Die Hops sind auf 5 eingestellt.

The total area covered is considerable and can be seen in the screenshot.

The primary channel LongFast with default encryption is used.

Der insgesamt abgedeckte Bereich ist doch erheblich und im Screenshot zu sehen.

Verwendet wird der Primary Channel LongFast mit Default-Encryption.

Meshtastic Coverage

2024-05-16/CK

RAKwireless Meshtastic Starterkit Enclosure

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In the blog posts Meshtastic – Off-Grid Open-Source Mesh Network and Visualization of Meshtastic Data with Datacake, I presented a Meshtastic network and the visualization of measurement data.

The Meshtastic node is not only characterized by sensor technology and networking. Its enclosure is equally decisive for its intended use. Boards alone can be used for evaluation, but not in real use.

While visiting the RAKwireless booth at Embedded World 2024, I saw the enclosure for the RAKwireless starter kit shown here and have now tried it out.

You can download the data for the housing from the Printables website or order it from the QuantumShadow3D store.

As the following pictures show, this is a very successful enclosure design for this purpose.

In den Blog Posts Meshtastic – Off-Grid Open-Source Mesh Network und Visualization of Meshtastic Data with Datacake hatte ich ein Meshtastic Netzwerk und die Visualisierung von Messdaten vorgestellt.

Der Meshtastic Knoten selbst zeichnet sich nicht nur durch die Sensorik und die Vernetzung aus. Sein Gehäuse ist gleichermaßen bestimmend für den Einsatzzweck. Für die Evaluierung kann mit Boards gearbeitet werden, im realen Einsatz nicht.

Bei meinem Besuch am Stand von RAKwireless zur Embedded World 2024 konnte ich das hier gezeigte Gehäuse für das RAKwireless Starterkit sehen und habe es nun auch ausprobieren können.

Sie können die Daten für das Gehäuse von der Printables Website herunterladen oder im Shop von QuantumShadow3D bestellen.

Wie die folgenden Bilder zeigen, ist das eine sehr gelungene Gehäusekonstruktion für diesen Zweck.

Website-Icon
RAKwireless Meshtastic Starterkit Enclosure

2024-04-14/CK

QingPing Temperature & Humidity Monitor

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Environmental sensors monitor the temperature and humidity levels in different rooms of a building and enable the system to intelligently adjust the HVAC settings. A dynamic control ensures a comfortable and healthy indoor environment

RAKwireless offers the QingPing Temperature & Humidity Pro S a professional-grade sensor specifically tailored for environmental and greenhouse applications.

The device supports configurable reporting and notification options, keeping users informed about critical changes in temperature and humidity levels.

Umgebungssensoren überwachen Temperatur- und Luftfeuchtigkeit in den verschiedenen Räumen eines Gebäudes und ermöglichen eine intelligente Anpassung der HLK-Einstellungen. Eine dynamische Steuerung sorgt für ein angenehmes und gesundes Raumklima.

RAKwireless bietet mit dem QingPing Temperature & Humidity Pro S einen professionellen Sensor, der speziell für Umwelt- und Gewächshausanwendungen entwickelt wurde.

Das Gerät unterstützt konfigurierbare Berichts- und Benachrichtigungs-optionen, die den Benutzer über kritische Änderungen der Temperatur- und Luftfeuchtigkeitswerte informieren.

Features

  • Temperature: ±0.2°C (within 0°C to 50°C range)
  • Humidity: ±2% (within the 10% to 90% range)
  • LoRaWAN bands: EU868 (default), EU433, RU864, CN470, KR920, IN865, AU915, US915, AS923
  • LoRaWAN Class: A
  • Bluetooth 5.0
  • Battery: Rechargeable lithium battery, 2600 mAh
  • Power supply: USB-C, 5 V – 1 A
  • Remotely configurable settings
  • Dimension: 77 x 77 x 28 mm

For Device Configuration and Data Description read the User Manual.

The sensor sends different messages like historical data, real-time data, events, etc.

At this time, QingPing does not offer a payload decoder; therefore, I wrote a simple one for decoding the real-time data message.

Zur Gerätekonfiguration und Datenbeschreibung lesen Sie bitte das Benutzerhandbuch.

Der Sensor sendet verschiedene Nachrichten wie historische Daten, Echtzeitdaten, Ereignisse usw.

Da QingPing derzeit keinen Payload-Decoder anbietet, habe ich einen einfachen Decoder für die Dekodierung der Echtzeitdaten geschrieben.

function decodeUplink(input) {
  var data = {};
  if (input.bytes[1] == 0x41 && input.bytes[3] == 0x01) {
    data.msg = "RTD";
    data.temp = ((((input.bytes[8] << 8) + input.bytes[9]) >> 4) - 500)/10;
    data.humi = ((((input.bytes[9] << 8) + input.bytes[10]) & 0x0FFF))/10;
    data.bat = input.bytes[13];
  } 
  
  return {
    data: data
  };
}

Using this payload decoder, the TTS console shows the following messages. As you can see, only the real-time data messages beginning with 01 41 xx 01 are decoded.

Bei Verwendung dieses Payload-Decoders zeigt die TTS-Konsole die folgenden Meldungen an. Wie Sie sehen können, werden nur die Echtzeitdatenmeldungen, die mit 01 41 xx 01 beginnen, dekodiert.

Thanks to RAKwireless for this LoRaWAN gift at Embedded World 2024 and the good conversations at the booth. It reminds me of my visit there.

2024-04-13/CK

WisGate Edge Pro – RAKwireless‘ WisGate Edge Gateway

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RAK7289 V2 WisGate Edge Pro is the latest edition of the RAK Edge Series.

Its excellent features is described at https://docs.rakwireless.com/Product-Categories/WisGate/RAK7289-V2/Datasheet/. You can see it on Embedded World 2024.

It is a good idea to see the new IoT solutions tomorrow at Embedded World in Hall 3 Booth 3-600.

2024-04-10/CK

Visualization of Meshtastic Data with Datacake

1 Antwort

In the Meshtastic network, a router can send data via MQTT to any MQTT broker on the Internet.

This makes it possible to have data from one or more Meshtastic devices processed or visualized by an external instance.

My Meshtastic network has differently equipped Meshtastic devices. The WisBlock Meshtastic Device is equipped with a RAK1901 sensor for measuring temperature and humidity and a RAK12500 GNSS GPS Location Module u-blox ZOE-M8Q, whose measured values are to be visualized with a Datacake dashboard.

Im Meshtastic Netzwerk kann ein Router Daten über MQTT an jeden beliebigen MQTT Broker im Internet senden.

Dadurch besteht die Möglichkeit, Daten eines oder mehrerer Meshtastic Devices durch eine externe Instanz bearbeiten oder visualisieren zu lassen.

Mein Meshtastic Netzwerk weist unterschiedlich ausgestattete Meshtastic Devices auf. Das WisBlock Meshtastic Device ist mit einem RAK1901 Sensor zur Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit und einem RAK12500 GNSS GPS Location Module u-blox ZOE-M8Q ausgestattet, deren Messwerte mit einem Datacake Dashboard visualisiert werden sollen.

Visualization of Meshtastic Data with Datacake

The WisBlock Meshtastic Device is installed in an outdoor enclosure with a solar cell.

The test is intended to show whether the buffering provided by the solar cell is sufficient

Das WisBlock Meshtastic Device ist in einem Outdoor Gehäuse mit Solarzelle untergebracht.

Der Test soll zeigen, ob die Pufferung durch die Solarzelle ausreichend ist

Solar Unify Outdoor Enclosure

A Heltec LoRa32 V3 device is configured as a router and the MQTT module sends messages to an MQTT router.

Of the messages sent, only the telemetry and position messages of the WisBlock Meshtastic device are here of interest. The device has the ID 2692927950.

The following JSON fragments show the payload to be decoded.

Ein Heltec LoRa32 V3 Device ist als Router konfiguriert und das MQTT Modul sendet Messages an einen MQTT Router.

Von den versendeten Messages sind hier nur die Telemetry und Position Messages des WisBlock Meshtastic Devices von Interesse. Das Device weißt die ID 2692927950 auf.

Die folgenden JSON-Fragmente zeigen die zu decodierende Payload.

{
  "channel": 0,
  "from": 2692927950,
  "id": 647220954,
  "payload": {
    "air_util_tx": 0.0718611106276512,
    "battery_level": 59,			
    "channel_utilization": 11.1266660690308,
    "voltage": 3.8199999332428			
  },
  "rssi": -123,
  "sender": "!fa66367c",
  "snr": -10,
  "timestamp": 1707662825,
  "to": 4294967295,
  "type": "telemetry"
}

{
  "channel": 0,
  "from": 2692927950,
  "id": 198387353,
  "payload": {
    "barometric_pressure": 0,
    "current": 0,
    "gas_resistance": 0,
    "relative_humidity": 77.9700012207031,
    "temperature": 6.55000019073486,
    "voltage": 0
  },
  "rssi": -108,
  "sender": "!fa66367c",
  "snr": 4,
  "timestamp": 1707671407,
  "to": 4294967295,
  "type": "telemetry"
}


{
  "channel": 0,
  "from": 2692927950,
  "id": 1607030652,
  "payload": {
    "PDOP": 769,
    "ground_speed": 24,
    "ground_track": 20434000,
    "latitude_i": 471919845,
    "longitude_i": 88149573,
    "sats_in_view": 3,
    "time": 1707662920,
    "timestamp": 1707662805
  },
  "rssi": -123,
  "sender": "!fa66367c",
  "snr": -10,
  "timestamp": 1707662922,
  "to": 2692927950,
  "type": "position"
}

After Datacake is connected to the MQTT broker, the received payload can be decoded using JavaScript.

The Datacake dashboard can then be set up for the desktop according to the following image.

Nach Verbindung von Datacake mit dem MQTT Broker kann die Decodierung der empfangenen Payload mit Hilfe von JavaScript vorgenommen werden.

Das Datacake Dashboard kann dann gemäss folgendem Bild für den Desktop eingerichtet werden.

Datacake Dashboard

But Datacake also allows you to create dashboards for mobile devices, as the following image shows

Datacake ermöglicht aber auch das Erstellen von Dashboards für Mobilgeräte, wie das folgende Bild zeigt.

Datacake Mobil Dashboard

2024-03-21/CK