Meshtastic 868 appunti di viaggio

Con questo articolo voglio riportare esperienze sul campo acquisite dopo un paio di anni di installazioni di sistemi LoRa Meshtastic sulla banda 868 Mhz. Ognuno farà le proprie valutazioni e pensieri, non vi è nessuna pretesa di insegnare niente in questo testo, solo considerazioni personali che mi hanno portato con investimenti di tempo e materiale ad avere un quadro operativo abbastanza definito che sicuramente determinerà il procedere con le mie nuove installazioni di nodi LoRa con questo firmware e banda operativa.

Meshtastic è un ottimo network LoRa ma, per avere concreti risultati, va ben gestito. Partiamo con la logistica: il nodo LoRa in città. Inutile mettere antenne esterne performanti con bocchettoni di raccordo e/o cavi che dall’antenna portano alla scheda. Quello che andiamo a guadagnare in antenna lo perdiamo “lungo strada”…in questa banda che è critica. Inoltre l’antenna in città “raccatta” di tutto (soprattutto disturbi se siamo vicini a ripetitori della telefonia cellulare), anche quelle ben tarate per la banda 868 con la conseguenza che senza un filtro aggiuntivo non si riceve nulla! Ho provato con antenne molto costose e antenne da pochi euro. Se evitiamo raccordi e cavi sicuramente guadagniamo sia in ricezione che in trasmissione: inutile investire in hardware quando poi sono costretto a mettere un filtro (che mi dura dal venerdì al sabato…) che mi dimezza la ricezione (e anche molto la TX). Da prove fatte la scheda LoRa con il suo “antennino” in dotazione o poco altro sempre con dimensioni raccolte, addirittura messo tutto all’interno della solita scatola stagna (così evito ulteriori modi di sigillare il tutto), mi ha sempre dato i risultati migliori. Ovviamente su questa banda influisce la cosiddetta “portata/vista ottica”, quindi ben venga lo scatolotto sul tetto, ma non serve altro. Non pretendiamo grandi risultati se metto “lo scatolotto LoRa in giardino” con palazzi intorno, in questo caso ci può aiutare la tecnologia mesh e quindi “appoggiarci” ad altri nodi per uscire…ma ad 868 MHz si arriva poco lontani se i nodi non si vedono “a vista”….

Nota Bene: nel caso sia possibile gestire un controllo del sistema “via internet”:

non mettiamo AP (Access Point) assieme alle schede lora nella stessa scatola, saturano il ricevitore WIFI. Occorre lasciare almeno un paio di metri tra le schede e la collocazione dell’AP WIFI, che deve essere rigorosamente a 2.4 GHz e con potenza di emissione bassa. Controllare anche l’eventuale presenza di traffico WIFI nelle vicinanze e se possibile assegnare un canale radio tra 1, 6 o 11 (sono alla giusta distanza per non disturbarsi a vicenda). Imposta 20 MHz: nelle impostazioni del tuo router, mantieni la larghezza del canale (channel width) a 20 MHz sui 2.4 GHz per avere una connessione più stabile ed evitare sovrapposizioni.

Per la scheda LoRa sono molto convinto della Heltec V4: è molto performante, veloce, ottima potenza (anche se la tengo a 20 dBm per preservarla) e ottima sensibilità. Se cercate su internet si trova ad un prezzo molto conveniente, questa la tabella di confronto con la “classica V3” molto diffusa:

Ovviamente sto parlando di “nodi fissi” e non tracker mobili quindi con coordinate impostate manualmente. Mi interessa innanzitutto creare una infrastruttura fissa, poi si può parlare di dispositivi mobili. Quindi: scheda Heltec V4 e suo antennino (o simile) contenuto, all’interno della scatola e siamo a posto. E per l’alimentazione ? Ho provato a gestirla con un POE arrivando alla scatola con un cavo di rete (da esterno) e relativo adattatore POE-USB. Va benissimo. E può essere utilizzato (il cavo ethernet) anche per fornire connettività ad altri sistemi. Ma un cavo USB ben schermato anche di lunghezza di 20/30 metri mi ha dato sempre ottimi risultati e facilità di installazione. Si parte da casa con un alimentatore BUONO, meglio di qualche Ampere e non proprio da telefonino cellulare preciso preciso, e con il cavo USB si arriva fino alla scheda LoRa. A posto così e funziona benissimo. Ma in altura le valutazioni sono le stesse ? Beh, in postazioni a 1000mt di altezza o più possiamo anche fare pensieri diversi: innanzitutto forse non abbiamo tutto il disturbo della città quindi l’aggiunta di una antenna esterna (omnidirezionale) ha il suo vantaggio (sempre evitando di perdere tutto il guadagno della stessa lungo il cavo e/o bocchettoni di raccordo) e l’hardware va gestito in funzione dell’ambiente. Quindi cavi coassiali professionali o, meglio, sempre arrivare con l’alimentazione fino allo scatolotto LoRa che deve essere robusto e ben installato contro gli eventi atmosferici. L’esperienza di radioamatori ci può essere sicuramente di aiuto. Consiglio sempre una presa WIFI comandata che, anche se non è presente il WIFI, può effettuare un riavvio periodico del sistema. E per le configurazioni software ?

Nel sistema Meshtastic quello che influenza il tutto è il preset, ovvero la configurazione dei parametri di trasmissione LoRa. In Italia è configurato come MEDIUM-FAST. Se configuriamo la nostra scheda con questo preset (EU_868) e lo mettiamo in buona posizione riceveremo dei nodi, ovvero la “lista” dei nodi in mesh che si scambiano le informazioni (pacchetti node info) su come si chiamano. I nodi che attraverso i salti (hop) arriveranno fino a noi. Che senso ha avere gli “hop” settati al massimo dei “rimbalzi”? Nessuno, anzi è estremamente negativo. Si crea solo confusione. Il rimbalzo è calcolato dal nodo “dopo il nostro in poi” fino ad arrivare al destinatario. Ci deve essere una analisi approfondita su dove vogliamo arrivare e come è strutturata la rete intorno a noi…non serve a nulla che io mandi (o speri di mandare) un pacchetto  (messaggio) a chilometri di distanza quando poi, per come è strutturata la rete, non mi arrivi una risposta se non via internet ( si parla di server MQTT). Questo “giochino” funziona bene “off grid” quindi senza internet ed ha tantissime applicazioni anche in ambito emergenziale oltre che ludico. Allora il tutto va dimensionato nel nostro ambiente. Un numero di hop di 4 è più che sufficiente per una gestione locale senza stare a creare inutile traffico “monodirezionale”…

E il canale primario ? Questo serve per mandare (almeno sui firmware più vecchi) le informazioni del nostro nodo, come la telemetria e i test di trace route. Se cambio la chiave del canale primario continuo a ricevere la lista dei nodi ma i messaggi e le telemetrie (come anche la posizione) non verrà più scambiata quindi non meravigliamoci se non veniamo visualizzati sulle mappe più o meno “ufficiali”… Allora o ci creiamo una nostra mappa e dashboard di raccolta dei dati oppure lasciamo stare il canale primario “di default” e se non vogliamo leggere i messaggi “mi leggi” e “come ti arrivo” basta solo ignorarli. Possiamo sempre (e lo raccomando) creare un nuovo canale ad uso e consumo locale, per gli amici. Possiamo nominare il canale come vogliamo, l’importante è che chi deve ricevere le nostre comunicazioni abbia impostato la stessa “chiave” nella configurazione del canale. I pacchetti transiteranno (con gli hop gestiti nella configurazione) tra i vari nodi intorno a noi fino ad arrivare al destinatario. E’ il principio della “mesh”, tutto viene inoltrato. Poi ci possiamo divertire con la crittografia o altro, ma la vedo solo come complicazione…sistemi semplici e facili da gestire, è il principio per una buona e veloce realizzazione.

In ultimo, non come importanza, il ruolo che vogliamo dare al nodo. Se lo collochiamo sul tetto della nostra abitazione sicuramente il ruolo di CLIENT_BASE è ottimo, specifichiamo quali sono i nodi preferiti da privilegiare e tutto funzionerà alla grande per la messaggistica. Ovviamente i nodi “dentro casa” o “in mobile” NON dovranno ripetere inutilmente i pacchetti, quindi ruolo TRACKER e CLIENT_MUTE. Per un nodo in altura, ma veramente in altura e non a 100 metri di altezza, il ruolo di ROUTER è preferibile, e se vicino vi è già un nodo presente, allora ROUTER_LATE (ripeto il messaggio se l’altro non ha inviato il pacchetto). Lasciamo perdere la configurazione di nodo GATEWAY, la tratteremo separatamente quando possibile.

A seguire le impostazioni “base” per un nodo fisso Meshtastic, inserire i propri dati ove previsto (sono schermate riprese da una scheda collegata via USB e gestita con il client web Meshtastic). Non abilitare funzionalità di cui non si conosce bene l’esito e lasciare di default i parametri non menzionati. E’ importante far partire il nodo e poi col tempo si può anche “affinare” e gestire cose nuove.

Il preset “Medium Fast” è lo “standard” in uso in Italia, se usi una configurazione diversa ti crei una “parrocchia privata”…

Importante: ad ogni impostazione/variazione di parametri su singola operazione dare sempre il comando SALVA (in alto a destra nel client web) e poi ricaricare la configurazione.

Attenzione al “ruolo”, che funzionalità ha il nodo ? E’ per un utilizzo normale in una mesh in città ? Allora CLIENT e via!

Se è un nodo fisso allora la “posizione intelligente” va a OFF. Inserire le coordinate non essendoci il GPS.

Lo voglio gestire dalla APP sul cellulare e non ho il WIFI? Allora abilitiamo il Bluetooth.

Diversamente se ho piacere di gestirlo “in rete”, anche sempre dalla sua APP e comunque abilitare (quando serve) la connessione MQTT, lasciamo il Bluetooth ad OFF ed abilitiamo la sezione RETE con i parametri di accesso al WIFI.

Collegare il nodo al server MQTT italiano. Facciamolo se ho verificato che non ascolto nessuno e nessuno mi ascolta, non è l’obiettivo di un rete mesh lora utilizzare internet. Dobbiamo fare il possibile per trovare al nodo una buona posizione e magari aggiungerne altri per “sviluppare” la rete mesh in RF.

Nel “root topic” occorre inserire l’ID del proprio nodo (dopo EU_868/), senza il “!” che solitamente compare.

Ecco di quale ID si parla (info del nodo), recuperare il proprio:

Alla fine di questo testo posso dire che: meno utilizziamo e più risultati abbiamo, influisce tantissimo la localizzazione del nodo e i relativi settaggi, analizzare quello che è presente intorno a noi e capire l’obiettivo dell’installazione. Non serve a nulla “buttare lì un nodo” e poi lamentarsi perchè non funziona come pensavamo. Oppure cambiare rete LoRa perchè non ci riesce sfruttare al meglio quello che abbiamo. Come tutti progetti e sperimentazioni, soprattutto per un radioamatore ma non solo, è importante perseverare ed avere la “mente aperta” ed acquisire informazioni per migliorare il sistema ed essere di aiuto e supporto ad altri vicino a noi.

Buone sperimentazioni con i sistemi LoRa.

Per approfondimenti, ci trovate qui.