Meshtastic
Мештастик это на данный момент самый популярный из существующих
текстовый мессенджер, использующий радиомодули LoRa для передачи
данных.
LoRa передает данные с помощью CHIRP сигнала модулированного FSK. То
есть несущая частота сигнала пилообразно изменяется от минимальной
до максимальной и при этом частотно модулируется двоичными
данными.
Поскольку LoRa при соблюдении оговоренных условий (мощность и
частота, 868, 25мвт) может в РФ использоваться без лицензии и
разрешений вне зависимости от того с какой целью используется
радиомодуль (телеметрия газового счетчика, управление шлагбаумом или
светом, сигнализация) то устройства передающие текст по этому
радиоканалу тоже не требуют лицензии. Сеть ретрансляции устройств
LoRA через интернет начала строиться еще в десятых годах, но она не
была предназначена для текстового общения.
Хотя мештастик с его низкими скоростями (1кбит при настройке
LongFast) и постоянной пересылкой сообщений от модема к модему лучше
всего работает в малых масштабах сети (допустим у группы туристов) в
крупных городах есть шлюзы связывающие через интернет по несколько
высоко стоящих точек доступа, и вываливающие проходящие сообщения в
веб-интерфейс.
Инструкция по подключению к серверу
https://meshtastic.org.ru/mqtt.html
В Мештастик у сообщений есть аналог TTL в TCP - количество
ретрансляций, которое рекомендуется установить около 3 во избежание
перегрузки сети. При каждой ретрансляции промежуточный узел
уменьшает это значение на единицы, когда число доходит до нуля узел
принявший пакет его больше не ретранслирует. Таким образом в большой
сети вас услышат модемы удаленные на 4 пересылки, а не вся сеть.
Также в устройства сети могут выполнять разные роли. Можно отключить
у клиента ретрансляцию сообщений, можно ретранслировать только
сообщения своей группы, можно наоборот установить устройство в
качестве роутера который будет ретранслировать сообщения раньше всех
остальных узлов или наоборот - ретранслировтаь только если он не
услышит ретрансляций сообщения больше ни от кого.
В зависимости от задачи конфигурация устройств может меняться. От
коробочек питаемых от USB до герметичных контейнеров с солнечными
панелями висящих на каких-нибудь мачтах.
Клиентские устройства без клавиатуры на первый взгляд выглядят
странно, но в этом есть логика. Поскольку это меш сеть, то для того
чтобы слышать побольше клиентов логично оставлять такую коробочку
где-нибудь на окне и поключаться к ней через bluetooth со смартфона,
а не тащить ее внутрб железобетонной коробки.
Аппаратно устройства мештастик представляют плату с каким-нибудь
модулем LoRa, каким-нибудь контроллером с беспроводной связью
(bluetooth, wifi), и какой-нибудь периферией. Дисплеем, управлением
зарядом аккумулятора, клавиатурой, портами для GPS или датчиков.
Потребление некоторых в режиме приема может составлять миллиампер
10.
Вот например моя первая плата Heltec v4. В качестве процессора -
esp32 с wifi и bluetooth.
На момент написания этого текста я только прошил и напечатал корпус
для heltec v4, да и в поселке явно абонентов нет.
Ко мне едут еще две платы, более дешевых и энергоэффективных. Планы
все это хозяйство такие.
Heltek запихать в корпус с кверти клавиатурой, когда она наконец
приедет (клавиатура)
Ту плату которая покажет большую энергоэкономичность запихать в
герметичную коробку с солнечной панелью на 3 ватта, аккумулятором,
объемным фильтром и коллинеарной антенной и запихать на наиболее
доступную высоту с которой есть прямая видимость до нескольких
местных поселков.
Прикидки антенны и фильтра.
Интердиджитал фильтр
Вариант попроще - однозвенный фильтр
Платку которая будет попрожорливей возможно поставить дома и
подключить к какому-нибудь интернет брокеру mqtt сообщений в питере.
В идеале сделать так чтобы сообщения слышал "лесной" ретранслятор.
Простейший способ запитать автономный ретранслятор-прямо от
контактов литиевой банки которая через контроллер заряда на
микросхеме 4056 будет подключена к солнечной батарее. Но помимо
низкого КПД (из-за недоиспользования напряжения солнечной батареи
шунтированной аккумулятором) есть еще проблема. Литий не переносит
работу на морозе. Если разрядка на холоде ведет к потере емкости, то
зарядка приводит к выделению металлического лития на одном из
электродов, который может закоротить электроды. Даже если банка не
вспыхнет то КЗ не позволит ретранслятору питаться только от
солнечной батареи.
Объемный фильтр в процессе настройки.
Внутренности покрыты лаком, чтобы окисление не понижало добротность.
На настройке и потерях покрытие резонатора лаком не сказалось.
Платка Faketec тоже покрыта, пигтейл припаян напрямую во избежание
возможной коррозии коннектора.
ПОтери в резонаторе
J-pole
Все вместе, получилось достаточно узкополосно
Тестовый двухэлементный коллинеар
В нем фазосдвигающая линия свернута сама в себя, образуя две
одинаковых противофазных катушки. ХЗ насколько хорошая это идея,
надо моделировать, но я делал такой на ADS-B, и он с балкона второго
этажа в 30 метров от которого расположены деревья до 7 этажа ловил
самолеты на удалении в 270км.
Да и у SM0VPO вроде как такой трюк работал.
Солнечная панель на 3 ватта.
Питание самого faketec для экономичности, да и надежности (знаем мы
эти дешевые LDO, как и проектировщиков не учитывающих рассеяние
тепла на его миниатюрном корпусе) пущено мимо его LDO на пин +3,3в
через понижающтй mini 360.
Ток на приеме - 10мА.
Появилась возможность поставить на подоконнике в СПб ноду на 22
этаже с хорошим обзором из окна.
Для нее была использована собранная ранее J-pole, распредкоробка,
faketec с стабилизатором (все равно с озона едет еще один) и за три
часа впервые в жизни был собран спиральный фильтр, это оказалось
неожиданно просто.
Фильтр
Характеристика +\- 150 мгц
Характеристика 100-1800МГц
Нода на постоянку не прописалась, но с 22 этажа было слышно хорошо
Приделал кверти клавиатуру к heltec. Клавиатура m5stack kardkb,
подключается SDA-pin17, SCL-pin18
