Was ist Meshtastic®?

Das Projekt Meshtastic® ermöglicht die Nutzung kostengünstiger LoRa®-Funkgeräte als weitreichende, netzunabhängige Kommunikationsplattform in Regionen ohne bestehende oder zuverlässige Kommunikationsinfrastruktur oder im Fall von Mobilfunk- oder Stromausfällen. Es handelt sich um ein vollständig Community basiertes Open-Source-Projekt.

Vernetzung ohne Mobilfunk:

Kommuniziere mit Freunden und Familie, selbst wenn kein Mobilfunknetz verfügbar ist.

Langstreckenkommunikation:

Überbrückt Distanzen bis zu mehreren Kilometern durch ein robustes Mesh-Netzwerk.

Energieeffizient:

Lange Batterielaufzeiten für den Einsatz in abgelegenen Gebieten.

Open Source & Anpassbar:

Frei zugängliche Software und Hardware, die sich an deine Bedürfnisse anpassen lässt.

Sicher & Privat: Verschlüsselte Nachrichten und Sensordaten für maximale Sicherheit.

Meshtastic® ist das innovative Funknetzwerk, das dich immer und überall verbindet. Ideal für Outdoor-Abenteuer, Notfälle oder einfach nur für die sichere Kommunikation in Gebieten ohne Mobilfunkabdeckung. Entdecke die Freiheit der drahtlosen Kommunikation mit Meshtastic®!

Wie funktioniert es?

Meshtastic® verwendet LoRa®, ein Langstrecken-Funkprotokoll, das in den meisten Regionen ohne zusätzliche Lizenzen oder Genehmigungen benutzbar ist, im Gegensatz zu Amateurfunk. In Europa stehen hier Frequenzbänder um 868 MHz und 433 MHz frei zur Verfügung. Die Funkgeräte sind so konzipiert, dass sie empfangene Nachrichten weiterleiten und ein Mesh-Netzwerk bilden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass jedes Mitglied des Netzwerks, auch jene in großer Entfernung, Nachrichten empfangen können.

Meshtastic®-Funkgeräte werden in der Regel per Bluetooth mit deinem Smartphone gekoppelt. Es gibt aber auch eigenständige Geräte mit Tastatur und Bildschirm.

Maximale Anzahl an Hops

Was ist ein Hop?

Die Weiterleitung einer Nachricht von einer Node zur anderen wird im Meshtastic® Netzwerk als Hop bezeichnet.

Bei jeder Weiterleitung wird der Hop-Count um 1 reduziert, bis die Nachricht bei einem Count von 0 schließlich nicht mehr weitergeleitet wird und im Idealfall bereits beim Empfänger eingetroffen ist.

Die maximale Anzahl an Hops ist systemseitig auf 7 begrenzt. Die Standardeinstellung ist 3 Hops und sollte nach Möglichkeit beibehalten werden, um das Netz nicht zu überlasten.

Tritt dem MESH HESSEN Kanal bei

Scanne dafür einfach den passenden QR-Code für Dein Betriebssystem.

Alternativ kannst Du auf Deinem Smartphone auch auf den passenden Link für Dein Betriebssystem clicken, um den MESH HESSEN Kanal bei Dir hinzuzufügen.

iOS

https://meshtastic.org/e/?add=true#CjQSIPrkzBGjke4ZKml7_g0TjhHeQYbwCEGPwmfx6-LKGXDlGgtNZXNoIEhlc3NlbiUBAAAAEgwIATgDQARIAVAbaAE

Datenrate vs. Leistungsübertragungsbilanz

Die Standardeinstellung bei Meshtastic® ist Long Fast

Rollenverteilung der Geräte

Was ist eine Geräterolle?

Eine Geräterolle in Meshtastic® definiert die Hauptfunktion eines Geräts innerhalb des Netzwerks. Jede Rolle ist auf eine bestimmte Nutzung zugeschnitten und hilft dabei, das Netzwerk und das Verhalten des Geräts effizienter zu verwalten. Hier sind einige der gängigen Geräterollen, die man berücksichtigen sollte:

Router und Repeater

Die Router-Rolle ist für Geräte gedacht, die hauptsächlich Nachrichten an andere Geräte im Mesh weiterleiten sollen. Diese Rolle ist NUR für stationäre Geräte geeignet, die an äußerst strategischen Standorten platziert sind. Router konzentrieren sich auf die Weiterleitung von Nachrichten von anderen Geräten, in dem Router/Repeaterpriorisiert werden, bevor andere Knoten die Möglichkeit haben, eine Nachricht erneut zu senden, was Router/Repeater zum Schlüssel für die Erweiterung der Reichweite und Zuverlässigkeit deines Mesh macht.

Darüber hinaus senden Router immer erneut, während die meisten anderen Rollen möglicherweise auf die erneute Übertragung verzichten, wenn Router zuerst die erneute Übertragung eines Nachbarn hören.
Ein weiteres Standardverhalten von Routern besteht darin, dass das Gerät bestrebt ist, so viel Strom wie möglich zu sparen, indem es versucht, in den Ruhezustand zu wechseln und weniger häufig Telemetrie Pakete zu senden als andere Geräte im Mesh. Dies liegt daran, dass Router/Repeater hauptsächlich damit beauftragt sind, den Datenverkehr anderer weiterzuleiten.

Die Rolle des Repeaters verhält sich sehr ähnlich wie die des Rrouter und wird zum bevorzugten Gerät für das Routing von Paketen. Allerdings wird der Repeater nicht im Mesh sichtbar.

Was ist ein guter strategischer Standort?

Bei der Bewertung strategischer Standorte für diese beiden Rollen sollte man eher einem Berggipfel oder sonstige Erhöhung im Umkreis von mindesten 30 Km als ein hohes Gebäude, Mast oder Hausdach in Betracht ziehen.

Indem Sie ein Gerät als Router oder Repeater auswählen, treffen Sie implizit die Entscheidung für das gesamte Mesh, diesen Knoten für Weitersendungen an alle direkten Nachbarn zu bevorzugen (der gesamte Traffic wird herangezogen). Diese strategische Platzierung ist entscheidend, um sicherzustellen, dass Pakete an das größtmögliche Node Cluster geliefert werden können. Es wird empfohlen, zur Bestimmung des optimalen Standorts Tools zur Sichtlinien-Sichtfeldvermessung zu verwenden, aber die Auswahl kann am besten getroffen werden, indem zunächst einige reale Daten zum Mesh gesammelt werden.

Im Zweifel immer die Einstellung Client wählen.

Warum deine Endscheidung für die Anwendung von Router- und Repeater-Rollen schädlich für alle anderen sein können?

Wenn für Router und Repeater ein schlechter Standort gewählt wird, kann dies eine Reihe von Problemen verursachen:

• Erhöhte Paketkollisionsrate

Da Router und Repeater immer erneut senden, werden Pakete möglicherweise gleichzeitig erneut gesendet, wenn zu viele Geräte mit diesen Rollen verwendet werden und die Geräte direkte Nachbarn sind, was zu höheren Rauschpegeln und Paketfehlerraten führt. Dies führt häufig zu sporadischen Übermittlungsfehlern.

• Verringerte Gesamtreichweite

Ein falsch platzierter Router kann möglicherweise alle Pakete, die durch ihn geleitet werden, vorzeitig über einen Hop schlucken. Dies hat zur Folge, dass ein Hop beim Routing eines Pakets verbraucht wird, bevor es strategischer platzierte Knoten erreichen kann. Dies kann die Reichweite erheblich einschränken, wenn beispielsweise viele Router in einem Tal eingesetzt werden und alle verfügbaren Hops verbrauchen, bevor ein Paket sein Ziel über einem strategischen platzierten Knoten auf einem Gipfel über dem Tal erreichen kann.

• Asymmetrische Verbindungen

Ähnlich wie bei der verringerten Reichweite kann dasselbe Szenario auch zu asymmetrischer Kommunikation führen, bei der eine Teilmenge des Mesh Nachrichten an eine andere Gruppe senden kann, diese Gruppe jedoch keine Antworten zurückerhalten kann, da die falsch platzierten Router zu früh Hops verbrauchen, bevor die Nachricht zugestellt werden kann. Dieses Phänomen kann auch dazu führen, dass Benutzer als Reaktion das Hop-Limit erhöhen, um das Problem zu kompensieren, was leider die Überlastung durch die Inanspruchnahme von mehr Sendezeit weiter erhöht.

Client

Die Allround Rolle für Geräte ist die Client-Rolle. Dies ist eine flexible Rolle für die überwiegende Mehrheit der Anwendungsfälle geeignet sein sollte.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Rolle Sie wählen sollten, bleiben Sie einfach bei Client.

Auch wenn der Begriff Client im technologischen Sinn anders interpretiert wird, in Meshtastic® repeatet/routet Clients tatsächlich Nachrichten. Leider hat dies in der Vergangenheit zu Verwirrung geführt, die Konsequenz aus diesem Missverständnis war, dass einige Personen fälschlicherweise die Router-Rolle gewählt haben.

Client Mute

Die Rolle Client Mute ähnelt der Rolle Client, weist jedoch einen wesentlichen Unterschied auf: Sie wiederholt oder leitet keine Nachrichten weiter. Diese Rolle ist ideal für Geräte, die mobil oder im Innenraum verwendet werden. Da in diesen Bereichen es keinen Sinn macht Nachrichten weiterzuleiten, da die Standorte entweder temporär sind oder keine guten Ausbreitungsbedingungen bieten.

Dasselbe gilt, wenn mehrere Geräte an einem Standort aktiv sind und dadurch einen hohen Netzwerkverkehr auslösen und Nachrichtenrouting zu Überlastungen führen könnte.

Durch die Verwendung der Rolle Client Mute kannst du sicherstellen, dass das Gerät nur seine eigenen Nachrichten sendet und empfängt, ohne zum Netzwerkverkehr beizutragen.

Router Late

Diese Rolle ist im Grunde wie eine Mischung aus Client und Router. Bevor die Node als Router fungiert, wird versucht, erst im Client Modus zu Arbeiten und seine Nachrichten weiterzuleiten (zum Beispiel an einen Router/Repeater).

Gedacht ist dies für Nodes, die zusätzliche Abdeckung in Bereichen bieten, die noch nicht von anderen Routern abgedeckt sind, oder um problematisches Gelände zu überbrücken, aber sie sollten nicht gegenüber anderen Routern bevorzugt werden, um unnötigen Hop-Verbrauch zu vermeiden (im Grunde das Szenario „wir brauchen diesen Router, um mit den Nachrichten herauszukommen , aber es ist kein ‚echter‘ Standort mit hoher Reichweite“).

Standardmäßig sendet diese Rolle während des normalen Client-Fensters erneut. Wenn jedoch ein anderer Knoten beim erneuten Senden des Pakets gehört wird, wird es in ein zweites Fenster nach dem normalen Client-Fenster verschoben, mit demselben Zeitverhalten.

Tracker

Die Tracker-Rolle ist für Geräte konzipiert, die hauptsächlich zur Standortverfolgung von Fahrzeugen oder Personen verwendet werden. Geräte in dieser Rolle senden ihre GPS-Koordinaten regelmäßig über Positionspakete mit höherer Priorität an das Netzwerk, was eine robustere Standortverfolgung ermöglicht.

Tracker nehmen zwar weiterhin an der Weiterleitung von Nachrichten teil, ihr Hauptziel besteht jedoch darin, zeitnahe Standortdaten bereitzustellen, selbst bei hoher Kanalauslastung.

Durch die Verwendung der Tracker-Rolle in Kombination mit power.is_power_saving versucht das Gerät, zwischen den Intervallen zum Senden von Positionsdaten in den Ruhezustand zu wechseln, wodurch die Akkulaufzeiten für Geräte, die diese Einstellungskombination verwenden, erheblich verlängert werden

Sensor

Die Sensor-Rolle ist für Geräte gedacht, die hauptsächlich Sensordaten erfassen und übertragen. Diese Geräte nehmen zwar weiterhin an der Nachrichtenweiterleitung für andere Geräte teil, senden jedoch vorrangig ihre eigenen Telemetriedaten an das Netzwerk, selbst bei hoher Kanalauslastung.

Diese Rolle ist ideal für die Umweltüberwachung, Wetterstationen oder jede Anwendung, bei der die Hauptfunktion des Geräts darin besteht, Telemetriedaten zu erfassen und zu melden.

Durch die Verwendung der Sensor-Rolle in Kombination mit power.is_power_saving versucht das Gerät, zwischen den Intervallen zum Senden von Umgebungstelemetriedaten in den Ruhezustand zu wechseln, wodurch die Akkulaufzeiten für Geräte, die diese Einstellungskombination verwenden, erheblich verlängert werden.

Fazit

Die Wahl der richtigen Geräterolle ist entscheidend für die Leistung und Zuverlässigkeit deines Meshtastic®-Netzwerks.

Wenn du die Unterschiede zwischen den gängigen Rollen verstehst, kannst du dein Netzwerk-Setup optimieren, um deine spezifischen Anforderungen gerecht zu werden und eine effiziente Kommunikation zwischen allen Geräten sicherzustellen.

868 MHz Antennen für Meshtastic®

Die Wahl der besten Antenne hängt von vielen Faktoren ab. Deswegen wird es nie die eine „beste Antenne“ geben.

Eine Antennenempfehlung ist von daher sehr schwierig. Topografische Begebenheiten sind mitunter der größte Faktor, der zu beachten ist.

• Steht das zukünftige Node in Berg oder Tallage?
• Ist ein Filter notwendig, wenn am Standort andere starke Sender installiert sind?
• Bin ich im Stadtgebiet oder eher ländlich?
• Richtfunkantenne, Sektorenantenne oder vielleicht doch Omnidirektionalantenne (360 Grad Strahler)?
• Eigenbau oder kommerzielle Antenne?

Viele Fragen die geklärt gehören. Nicht jede gekaufte Antenne ist perfekt an die Frequenz angepasst. Um dies herauszufinden sind gewisse Messmittel wie ein Nano VNA oder ähnliches unverzichtbar.

Natürlich will nicht jeder für eine oder zwei Installationen eines Nodes diese Anschaffungskosten hinnehmen. Deswegen führen wir hier einige Beispiele von Antennen auf, mit den wir gute Erfahrungen gemacht haben.

Wichtig ist zu wissen, dass unsere erprobten Antennen nicht unbedingt bei euch klappen müssen! Dazu gibt es zu viele verschiedene Einflüsse. Grundsätzlich kann man sagen, dass eine mehrfach gestockte Antenne zwar mehr Verstärkung bietet, allerdings ergibt sich dadurch auch meist ein Problem mit dem Abstrahlwinkel, der nach oben weg strahlt.

Von uns getestete Antennen:

HORIZON-HELIUM-CITY-868 6dBi mit eingebauten Bandpassfilter

Wurde bei uns auf einem hohen Berg (Berglage) mit starken anderen Sendern getestet.

Gute Empfangs- und Sendeleistung.

PARADAR 6.5dBI 868

Wurde bei uns in ländlichem, flachen  Gebiet mit Weitsicht getestet, mittlere Höhenlage.

Sehr gute Reichweiten-Ergebnisse. Abstrahlwinkel geht leicht in die Höhe.

Nicht geeignet für Berglage.

 PARADAR 8.5dBi 868

Getestet in absoluter Tallage auf ländliches Gebiet.

Nicht geeignet für Berglage.

Hervorragende Langstreckenreichweiten wurden festgestellt. Der Nahbereich wird weiterhin abgedeckt mit nur durchschnittlichem Ergebnis.

OPA-ANT-FIXE-868-V2-N-1568 4.4dBi

Diese kleine französische Antenne erreicht sehr gute Ergebnisse im Nahbereich mit einer nahezu kugelförmigen Abstrahlung. Sehr gut im Stadtgebiet oder belebten ländlichen Gebieten.

Eightwood 868

Hervorragende Antenne für mobile Geräte.

Wer nur sehr wenig Platz hat für eine große Stationsantenne, kann auch diese kleine unauffällige Antenne wählen. Wir nutzen sie hauptsächlich unterwegs für unsere Mobilgeräte.

ALFA 868

Kleine, stabile Antenne. Wurde getestet auf KFZ Dach für den mobilen Einsatz.

Diese robuste Antenne hat auch bei voller Fahrt ganz hervorragend per Magnetfuß auf dem Autodach gehalten. Ähnlich gute Sende- und Empfangs-Ergebnisse wie die Eigthwood 868, wenn eine Karosserie als Gegengewicht dient.

Richt- oder Sektoren Antennen kamen bei uns noch nicht zum Einsatz. Deswegen kann diesbezüglich kein Erfahrungswert hier mitgeteilt werden.

Dies kann sich natürlich ändern. Dann werden wir hier zeitnah Informieren. Die vorgestellten Antennen sind natürlich nur ein kleiner Teil von vielen guten anderen Mitbewerbern. Auch die eine oder andere AliExpress Antenne ist durchaus sehr gut.

Geräte

Hier stellen wir exemplarisch einige Geräte und Firmen aus dem Meshtastic® Ökosystem vor

seed studio SenseCAP T1000-E

Das kompakte Allround-Gerät mit GPS, Temperatursensor und IP65 Rating.

Aufgrund seiner kompakten Ausmaße und einfacher Handhabbarkeit, ist der T1000-E das ideale Gerät, um es immer dabei zu haben und eine auch gute Wahl für z.B. „Nicht-Nerds“ oder Familienmitglieder, die einfach mit an das Meshtastic Netzwerk angebunden werden sollen.

LILYGO T-Deck Plus

Das Standalone-Gerät im Blackberry Design

Mit dem T-Deck folgt man konsequent dem Gedanken der Autarkie und kann hier sogar auf die Smartphone und die Bluetoothverbindung verzichten. Der eingebaute 2000 mAh Akku sorgt darüber hinaus für lange Laufzeiten und Connectivity.

GPS wird standardmäßig verbaut, die externe Antenne kann man als Option dazubestellen, oder sie per SMA-Pigtail-Anschluss und Gehäuse-Breakout als Bastler auch gut selbst verbauen.

LILIGO ist auch der Entwickler des „Urvaters“ der Meshtastic® Geräte. Dem T-Beam.

Heltec WiFi LoRa 32 (V3)

Das günstige Einsteigergerät.

Heltec hält mit seinen Geräten mit sehr gutem Preis-/Leistungsverhältnis die Hemmschwelle für den Einstieg in das Meshtastic® Ökosystem niedrig.

Auch mit einer übeschaubaren Investition, kannst Du hier Teil unseres Netzwerks werden.

Funknode

Einstellungen zum Weiterleiten und Empfangen von Nachrichten und Telemetrie über eine mit dem Internet verbundene MQTT Node (Gateway)

Damit Nachrichten und Telemetrie von einer reinen Funknode auch an einr Node mit MQTT Anbindung weitergeleitet werden ist es nötig in der Lora® Config „Ignore MQTT“ auszuschalten und „OK to MQTT“ einzuschalten.

Möchte man zudem die Position der Node übertragen und diese in der meshmap.net sehen, muss in der Position Config die Standort Position eingetragen werden. (wenn kein GPS vorhanden USE fixed position) Zudem muss im Primary Kanal (LongFast) der Uplink angeschaltet sein und die Position auf eine maximale Genauigkeit von 364m eingestellt werden.

Die meshmap.net unterstützt keine genaueren Positionsdaten aufgrund von Datenschutz. Wichtig bei jeder Änderung in den Konfigurationen: Das Speichern und/oder Senden nicht vergessen, damit diese auf das Board übertragen werden.

Die Übertragung an die meshmap.net ist zu empfehlen, da man einen guten Überblick bekommt, wie die Entwicklung des Mesh voranschreitet und wo noch nachzubessern ist.

Android

iOS

Node B

(Wird per Admin Fernzugriff verwaltet)

Node B

(Wird per Admin Fernzugriff verwaltet)

Was ist ein MQTT Gateway?

Dies ist ein Node, welches zusätzlich zum Funknetzwerk, direkt mit dem Internet per WLAN, LAN oder Proxy to Client via Bluetooth verbunden ist und somit zum Meshtatstic® MQTT Server.

Man hat auch die Möglichkeit seinen eigenen MQTT Server zu nutzen. Die MQTT Anbindung bietet somit die Möglichkeit, auch Nodes, die man nicht per Funk erreichen kann, zu verbinden.

Auch wenn die Vernetzung via Internet leicht und komfortabel ist, sollte man nicht vergessen, dass es sich bei Meshtastic um ein Funknetzwerk handelt und nicht um ein „WhatsApp in kompliziert“. Deswegen sollte die höchste Priorität weiterhin sein, das Funknetzwerk auszubauen und somit unabhängig von bestehender Infrastruktur zu machen.
Natürlich bietet es in normalen Zeiten einen gewissen Luxus, wie z.B. die Standortdaten in eine Online Map zu übertragen, sich umzusehen, wie sich das Mesh entwickelt oder Sensordaten weiter zu verarbeiten und diese eventuell in sein Home Smartsystem zu intrigieren. Die Möglichkeiten sind diesbezüglich riesengroß.

Wichtig ist allerdings zu wissen, dass ein im WLAN eingebundenes Gerät nicht mehr per Bluetooth, sondern per IP angesprochen wird. Bei Android wird die IP-Adresse automatisch in der Geräteübersicht angezeigt. Bei über LAN eingebunden Geräten kann es sein, dass man die IP-Adresse im untern Feld händisch eingeben muss. Unter IOS funktioniert eine IP basierte Steuerung via App zurzeit nicht. Hier muss der Webclient hinzugezogen werden, der dann über das Netzwerk auf diesen zugreift.
Nachrichten die per MQTT hereinkommen werden auf privaten Kanälen (z. B. Mesh Hessen) per Funk (je nach eingestellten Hops) weitergeleitet z. B. zum nächsten reinen Funknode. Auf dem Standard Kanal LongFast (Primary Channel) gilt die Null Hop Regel. Man sollte vermeiden bei dem Standardkanal den Downlink anzuschalten da man unter Umständen aus ganz Europa oder der Welt Nodes hereinbekommt was zur Überlastung des Boards führen kann. Dies kann durch die sogenannte Root Topic verhindert werden, welches dies herausfiltert. Da aber die meisten Mesh Kanäle auf der Standard Root Topic msh/EU_868 laufen, wie z. B. auch der Mesh Hessen Kanal, sollte beim Standard Kanal (LongFast) der Downlink deaktiviert bleiben.

Android

In der Geräteübersicht sollte nun die IP-Adresse zu sehen sein. Wenn nicht, diese händisch eingeben. (Beim LAN Modul von RAKwireless taucht dieses unter
„WIZnet“ in ihrem Heimnetzwerk auf

iOS

Bei WiFi aktiviert:

SSID: Hier kommt Dein WiFi/Routername rein
Passwort: hier kommt Dein WLAN Schlüssel rein