Développement de Meshtastic en tant que projet open source. LoRa.

À moins d’être un solitaire complètement isolé, les communications vont jouer un rôle essentiel dans les scénarios de catastrophe à court et à long terme. Être capable d’échanger efficacement des informations avec sa famille, ses amis et les membres de sa communauté dans les scénarios de catastrophe à court et à long terme peut littéralement faire la différence entre survivre ou disparaître. Des dizaines d’articles ont été publiés sur SurvivalBlog au sujet de l’utilisation des radios pour les communications vocales, et le fait de disposer de radios et de plans de communication appropriés doit être considéré comme un élément essentiel de tout plan de préparation. Cependant, il existe une autre forme de communication qui devrait être envisagée pour compléter les communications radio : la possibilité d’échanger des messages textuels sans avoir besoin d’une infrastructure de soutien. Dans certains cas d’utilisation, l’envoi de messages textuels peut présenter des avantages significatifs :

• Communiquer silencieusement si vous devez rester silencieux
• Revoir les communications reçues précédemment
• Communications cryptées sécurisées avec un risque minimal d’interception
• Partage simultané de communications entre un grand groupe
• Quelque chose qui fonctionne avec la technologie existante comme les téléphones portables et avec une courbe d’apprentissage minimale (texting).
• relativement compact et doté d’une longue durée de vie de la batterie
• Quelque chose qui ne se démarque pas dans notre société actuelle comme le ferait une radio portative.
• Vous n’avez pas assez de radios pour tous les membres de votre groupe élargi.

En 2016, j’ai trouvé une solution appelée Gotenna qui permettait des communications textuelles complètement hors réseau entre les téléphones mobiles, à l’aide d’un appareil que vous appariez à votre téléphone via Bluetooth. J’ai payé environ 500 $ pour quatre de ces appareils et je les ai utilisés régulièrement pour envoyer des messages texte entre amis et famille lors de randonnées dans l’arrière-pays, de parties de paintball dans les bois, etc. Malheureusement, quelques années plus tard, après avoir vendu des milliers d’appareils grand public, les crétins cupides de Gotenna ont décidé d’arrêter de soutenir le marché grand public pour se concentrer sur des contrats gouvernementaux lucratifs et ont essentiellement mis fin à toute assistance pour les appareils qu’ils avaient vendus. Vous pouviez continuer à utiliser le dispositif sur le téléphone avec lequel vous l’aviez initialement couplé, mais ils ont fermé leur serveur d’enregistrement de sorte qu’il est devenu impossible de déplacer le dispositif vers un nouveau téléphone, de sorte que lorsque vous vouliez mettre à niveau ou changer de téléphone, les dispositifs ne valaient pratiquement plus rien. De nombreuses personnes ont demandé à Gotenna de fournir au moins des détails sur le protocole d’enregistrement afin qu’elles puissent mettre en place leurs propres serveurs d’enregistrement et continuer à utiliser leurs appareils, mais en vain.

Puis, vers 2020, un groupe de personnes très intelligentes a décidé de commencer à développer une capacité similaire appelée Meshtastic en tant que projet open-source. Meshtastic est un cadre de communication maillée qui fonctionne sur un protocole radio appelé LoRa (Long Range), conçu pour fournir des communications à faible bande passante sur une très longue distance sans aucune infrastructure de soutien supplémentaire comme les tours de téléphonie cellulaire ou l’Internet. Cela fait de Metastatic un excellent choix pour les communications textuelles hors réseau dans les scénarios de catastrophe à court et à long terme.

LoRa

LoRa est le protocole de communication radio sous-jacent sur lequel Meshtastic fonctionne, il est donc utile d’avoir une compréhension de base de son fonctionnement. La définition officielle de LoRa est « une technique propriétaire de modulation d’étalement du spectre dérivée de la technologie d’étalement du spectre chirp (CSS) », ce qui est plutôt du charabia pour la majorité d’entre nous, mais il y a un certain nombre de caractéristiques précieuses qui résultent de la façon dont LoRa est mis en œuvre :

• Très longue portée – Les nœuds Meshtastic fonctionnant sur LoRa peuvent généralement communiquer sur plus d’un kilomètre, même en milieu urbain, et sur plusieurs kilomètres en terrain dégagé. Le record des communications Meshtastic avec LoRa est de plus de 200 miles entre deux sommets de montagne.
• Très faible consommation d’énergie – Les appareils LoRa peuvent fonctionner pendant des jours avec une seule charge de batterie et peuvent être alimentés par des chargeurs solaires.
• Interopérabilité – Tout dispositif Meshtastic LoRa peut communiquer avec tout autre dispositif Meshtastic LoRa (dans le même pays), quel que soit le fabricant.
• Faible coût – Les puces qui mettent en œuvre un émetteur-récepteur LoRa ne coûtent que quelques dollars.

La principale limite de LoRa est sa bande passante – elle n’est conçue que pour envoyer de petits paquets d’informations, qui sont limités à environ 200 caractères, de sorte qu’elle ne peut pas être utilisée pour des choses telles que la vidéo en continu ou le transfert de gros fichiers d’images. Pour ceux d’entre vous qui ont travaillé dans l’informatique et qui connaissent le modèle de réseau OSI, LoRa ne fournit que la couche physique (couche 1) du réseau, un peu comme un câble Ethernet physique qui relie un ordinateur à un routeur ou à un commutateur. Il définit uniquement la manière dont les nœuds communiquent des informations à un niveau de base, et non les informations qui sont communiquées.

Comme toute technologie radio, le fonctionnement de LoRa est limité à des fréquences spécifiques, qui varient selon les pays. Aux États-Unis et au Canada, la bande désignée est comprise entre 902 et 928 MHz (généralement appelée « 915 MHz »), tandis que dans l’UE, elle est comprise entre 863 et 870 MHz (généralement appelée « 868 MHz »). Dans la plupart des pays, la bande de fréquences est désignée pour les communications de l’Internet des objets (IoT) et elle est. sans licenceVous n’avez donc pas besoin d’une autorisation spéciale pour l’utiliser. Les Meshtastic a une page qui fournit des informations pays par pays sur les bandes LoRa.

Notez que lorsque vous faites des recherches sur Meshtastic, vous pouvez occasionnellement rencontrer des références à quelque chose appelé LoRaWAN, qui est un protocole de mise en réseau différent qui fonctionne au-dessus des communications radio LoRa. LoRaWAN est complètement différent de Meshtastic, mais certains appareils peuvent utiliser Meshtastic ou LoRaWAN (mais pas en même temps).

Aperçu de Meshtastic

Meshtastic est un réseau maillé sans fil qui permet d’échanger de courts messages. Un réseau maillé est un réseau dans lequel tous les nœuds diffusent des messages directement à tous les autres nœuds pour communiquer sans aucune infrastructure centrale. Un réseau maillé présente trois avantages majeurs :

• Aucune infrastructure de soutien complexe ou coûteuse n’est nécessaire (par exemple, commutateurs/routeurs/etc.)
• Si un nœud doit envoyer un message à un autre nœud mais que le nœud cible est trop éloigné pour une connexion directe, d’autres nœuds plus proches transmettront le message jusqu’à ce qu’il atteigne la cible souhaitée.
• La défaillance d’un seul dispositif du réseau maillé n’a pas nécessairement d’incidence sur la capacité du réseau à échanger des messages – les autres nœuds peuvent toujours transmettre les messages.

Le diagramme suivant illustre ce à quoi peut ressembler un réseau Meshtastic :

Chaque nœud de dispositif Meshtastic a deux composants – une puce d’interface radio qui met en œuvre le protocole LoRa, et un microprocesseur (ordinateur) qui exécute le micrologiciel Meshtastic au-dessus de la radio. Les puces de contrôleur radio LoRa les plus populaires utilisées dans les dispositifs Meshtatsic sont les séries Semtech SX126x et LR11xx, bien que la LR11xx soit beaucoup plus récente et commence seulement à apparaître dans les dispositifs Meshtastic. La série LR11xx prétend offrir de meilleures performances radio.

En ce qui concerne les microprocesseurs, trois familles sont actuellement prises en charge par les appareils Meshtatsic :

• Série nRF52x de Nordic Semiconductor
  • Faible consommation d’énergie
  • Bluetooth mais pas de WiFi intégré
  • Plus cher
  • Moins de dispositifs actuellement disponibles
• Série ESP32, conçue par Espressif Systems et fabriquée par TSMC
  • WiFi et Bluetooth intégrés
  • Meilleures performances de l’unité centrale
  • Consommation d’énergie plus élevée
  • Généralement moins cher
  • Nombreux dispositifs disponibles
• RP2040, conçu par Raspberry Pi Ltd (les mêmes personnes qui fabriquent les ordinateurs monocartes Raspberry Pi)
  • Consommation d’énergie modérée
  • Prix modéré
  • Peu d’appareils disponibles
  • Similaire à d’autres dispositifs Raspberry Pi

Pourquoi est-il important de connaître les détails du processeur ? Parce qu’il existe de nombreuses façons de configurer et d’utiliser les appareils Meshtastic, et comprendre les avantages et les inconvénients de l’architecture sous-jacente peut vous aider à choisir la bonne option. Par exemple, si vous prévoyez de fournir des appareils Meshtastic à chaque membre d’une équipe de patrouille qui sera en déplacement pendant plusieurs jours, avoir des appareils basés sur des processeurs nRF52x qui peuvent fonctionner pendant des jours sans avoir besoin d’être rechargés serait votre meilleure option. D’autre part, si vous souhaitez connecter un dispositif Meshtastic à votre réseau WiFi local, un dispositif basé sur un processeur ESP32 avec WiFi intégré est un bon choix.

Un dispositif Meshtastic individuel (ou nœud) se compose généralement de deux logiciels – le micrologiciel que j’ai mentionné précédemment et qui fonctionne sur le dispositif (nœud) lui-même, et une application de configuration/interface/interface utilisateur de gestion qui fonctionne sur un téléphone, un PC ou une interface web. Voici une image de l’architecture globale :

Il existe également une nouvelle capacité qui a été ajoutée récemment et qui s’appelle le Interface utilisateur Meshtastic (MUI)qui est conçue pour fonctionner en tant que partie du micrologiciel directement sur les appareils Meshtastic dotés d’un écran intégré et d’un clavier complet, éliminant ainsi la nécessité de se connecter à un téléphone portable ou à un ordinateur.

(Suite demain, dans la deuxième partie.)