Радиосеть построенная на радиомодулях LoRa, имеет 'железную' часть и логическую. Железо, в нашем случае, это радиомодули LoRa, а логика, это прошивки управляющие радиомодулями.

LoRa/LoRaWAN®

LoRa — технология физического уровня, определяющая параметры радиосигналов в эфире, которая нечувствительна к эффекту Доплера и многолучевому распространению.

LoRa (Long Range) - запатентованная, коммерческая технология, для работы в нелицензируемых диапазонах частот.

LoRa Alliance - компания развивающая фирменную сеть LoRaWAN® во всех сферах деятельности человека.

LoRaWAN® - фирменная сеть, архитектура которой включает в себя датчики, шлюзы, серверы и тд.

Безлицензионные частоты

Радиомодули выпускают разные фирмы, на разные диапазоны частот (160MHz, 433MHz, 470~510MHz, 863~870MHz, 902~928MHz, 2.4ГГц), но для безлицензионной связи подходит только один:

• Диапазон 866-869,2МГц (в России разрешён как безлицензионный для передачи данных)
• Ширина спектра 7.8кГц - 500кГц (в России разрешено до 125кГц)
• Модуляция LORA, GFSK, MSK (в России разрешены LORA и GFSK)
• Мощность передатчика до 100мВт (в России разрешено 25/100мВт)
• Максимальный К.У. антенны 0дб (в России разрешено +3дб)
• Каналов 35 (в России разрешено 8)
• Скорость передачи данных 183 - 5468бит/сек.
• Может декодировать сигналы ниже уровня шума до -20дб.

Пока, в диапазоне 868МГц нет помех, поэтому он подходит для небольших и средних дальностей, отлично работает в городах с плотной застройкой, а также идеален для маломощных девайсов.

Внимание!
Диапазон 433МГц не подходит как безлицензионный для LoRa-модулей, по ряду параметров:

• Диапазон (LPD) 433.075—434.750МГц (в России разрешён для общения голосом)
• Ширина спектра 125кГц (в России разрешено 20кГц)
• Модуляция LORA, GFSK, MSK (в России разрешено FM)
• Мощность передатчика до 100-500мВт (в России разрешено 10мВт)

Ниже, рассмотрим прошивки, которые управляют радиомодулем, именно они определяют логику работы и возможности в эфире.

Meshtastic

Meshtastic — логический уровень организации работы LoRa-устройств, который объединяет их в одноранговую ячеистую сеть. Каждый абонент (нода) становится также ретранслятором для других, увеличивая дальность связи.

Пользователи Meshtastic могут обмениваться между собой только текстовыми сообщениями, через программу или web-интерфейс. Все сообщения шифруются и хранятся только на устройствах пользователей.

Логика заложенная в Meshtastic работает хорошо, при низкой пропускной способности, для небольшого количества нод. Маштабирование Meshtastic - забивает частоту постоянными запросами (городские сети на Meshtastic - плохая идея).

В Meshtastic есть режим для лицензированных радиолюбителей (об этом ниже).

MeshCore

MeshCore — это не совсем mash-сеть, устройства пользователей (Companion) не ретранслируют сигналы. Пересылкой занимаются Repeaters, а хранением переписки Room Server. Пользователи MeshCore обмениваются текстовыми сообщениями, длиной до 160 символов.

В MeshCore сделан акцент на опорные Repeater и маршрутизацию, поэтому количество "пустых" передач в эфире минимизированно.

Роль устройства в сети MeshCore, определяется при его прошивке. Прошивка KISS Radio Modem позволяет использовать радиолюбительские программы для packet radio.

В новых прошивках появился режим Off-Grid Repeat который превращает Companion в ноду и позволяет работать без Repeaters.

Reticulum

Reticulum — набор протоколов и инструментов для построения mesh-сетей, базирующийся на LXST. Пользователи Reticulum обмениваются текстом, фото, файлами, голосовыми сообщениями.

Упор сделан на устойчивость связи и адаптивную скорость. Сеть состоит из пользователей с RNodе, с терминалами Sideband и MeshChat.

NomadNet - надстройка над Reticulum, которая (помимо прочего) позволяет создавать простые сайты, хранить и просматривать их.

Reticulum поддерживает радиолюбительские AX.25/KISS девайсы, но радиолюбители не могут использовать эту сеть (на своих частотах) из-за неотключаемого шифрования!

Итог №1

Безлицензионные сети (Meshtastic, Reticulum) представляют из себя хаотичную одноранговую структуру. Бездумное расширение которых, приводит к коллапсу сети.

Если отбросить рекламу продавцов и восторги дилетантов, становится ясно, что mesh-сети не могут заменить sms, internet, сотовые сети, радиосвязь. Есть сообщения о попытках применения LoRa в соревнования по марафону и велозаездах.

В городах (на указанных частотах), могут быть помехи от других систем связи, выпускаемых промышленностью (интернет вещей, голосовая связь и тд).

LoRa для радиолюбителей

Радиолюбители с государственными позывными (лицензированные радиолюбители), могут использовать частоты указанные в решении ГКРЧ 10-07-01 с допустимыми классами излучения. Радиолюбители создали несколько интересных проектов для LoRa-плат.

В радиолюбительских сетях отсутствует шифрование, а идентификатором ноды служит государственный позывной сигнал!

TinyGS

TinyGS - открытая сеть наземных станций, распределенных по всему миру для приема и управления спутниками с модулями LoRa, метеорологическими зондами и другими летающими объектами, использующими эти модули.

Вы можете создать свою наземную спутниковую станцию и стать частью исследовательского сообщества. Для включение режима передачи - требуется государственный позывной, так как используются частоты выделенные радиолюбителям!

Meshtastic-hamradio

Для лицензированных радиолюбителей, в Meshtastic предусмотрен режим Amateur Radio (ham), который имеет следующие особенности:

• Режим Amateur Radio несовместим с безлицензионным!
• Сообщения не шифруются.
• Каждая нода передаёт в эфир свой позывной сигнал.
• Разрешено использование большой мощности.
• Разрешено использовать антенны с высоким усилением.

Чтобы включить радиолюбительский режим в Android программе Meshtastic, нужно зайти в "Настройки пользователя" и выбрать "Лицензия радиолюбителя (HAM)". В поле для позывного, ввести свой государственный позывной.

MeshCom

MeshCom - проект для радиолюбителей, института гражданских наук в области космической и беспроводной связи (icssw.org). Целью MeshCom является создание автономной системы обмена сообщениями с низким энергопотреблением и экономичным оборудованием.

MeshCom базируется на технологии LORA™ и протоколе APRS, для создания ячеистой сети в диапазоне 70см. Модули MeshCom могут использовать шлюзы для формирования ячеистой сети и создания сети обмена сообщениями через HAMNET.

В будущем, MeshCom позволит подключаться к другим видам связи и сервисам (APRS, WINLINK, DMR, TETRA-SDS, SOTA-WATCH, POCSAG, VARA-AC, ...), создавая единую коммуникационную платформу.

LoRa APRS

У радиолюбителей есть функциональные AX.25 сети, работающие на разрешённых КВ/УКВ частотах, с гибкими настройками и большими скоростями. Модули LoRa позволяют расширить спектр применяемого оборудования.

Сеть LoRa_APRS состоит из двух типов устройств, iGate+Digi и Tracker, их функционал аналогичен устройствам в APRS сети. Использование радиомодулей LoRa, упрощает радиолюбителю изготовление и настройку APRS девайсов.

В эфире, LoRa_APRS не совместима с AX.25 сетями!

Итог №2

У радиолюбителей есть несколько интересных проектов на LoRa (поддерживаемых мировым сообществом), которые можно использовать и развивать, на разрешенных частотах.

Радиомодули LoRa (в радиолюбительских проектах) позволяют быстро их запустить и протестировать. Не нужно покупать отдельную радиостанцию, делать интерфейс, сопрягать, подбирать уровни, калибровать передатчик, настраивать программу и тд.

  Европа:   433775000Hz  TX/RX  SF12  CR5  125кГц  APRS
  Англия:   439912500Hz  TX/RX  SF12  CR5  125кГц  APRS
  Китай:    438150000Hz  TX/RX  SF12  CR5  125кГц  APRS
  Польша:   434855000Hz  TX/RX  SF9   CR7  125кГц  APRS
  Америка:  433775000Hz  TX/RX  ---   ---  ---	   APRS
  Сингапур: 433400000Hz  TX/RX  ---   ---  ---	   APRS
  Европа:   433175000Hz  TX/RX  SF11  CR6  250кГц  MeshCom
  Америка:  433175000Hz  TX/RX  SF11  CR6  250кГц  MeshCom
  Африка:   433175000Hz  TX/RX  SF11  CR6  250кГц  MeshCom
  Все страны:435-438MHz  TX/RX  ---   ---  ---     TinyGS

Ссылки

Обзор технологии LoRa
LoRa APRS: Bringing APRS into the 21st Century
Приложение № 12 к решению ГКРЧ от 11 сентября 2018г. № 18-46-03-1
LoRa APRS карта
Порядок получения свидетельства об образовании позывного сигнала опознавания РЭС любительской службы
Получаем радиолюбительский позывной впервые
Четыре шага в эфир

R7HJ