Lora en het gebruik van MQTT

Bij de Lora verbinding kan gebruik gemaakt worden van de landelijke MQTT server(s).
In de blog m.b.t. het configureren van de Node maak ik gebruik van de MQTT server van PA8F.nl.

Om nu te kijken of je MQTT berichten wel bij deze server worden afgeleverd, kun je gebruik maken van de (windows) software MQTT Explorer.

In de software gebruik je dezelfde aanmeld gegevens als beschreven staat in de configuratie van de Node.

Zodra je op de knop 'Connect' hebt gedrukt zullen alle berichten die door deze server worden verwerkt zichtbaar zijn.

Nodes die het verkeer over de MQTT beveiligd verzenden herken je dan alleen aan het node ID, maar niet meer aan de inhoud.




We passen de instelling eens aan via de webbrowser van de node om te laten zien wat daarvan dan het resultaat is.

Om de instellingen in de Node m.b.t. de encryptie aan te passen ga naar de volgende menu keuze:
Config - Dan onder de 'Config Sections' - 'Module Config' en vervolgens in het hoofdvenster naar de MQTT menu keuze .. scrol iets naar beneden en selecteer de optie 'Encryption Enabled'.
Vergeet de instelling op tre slaan door op het 'diskje' rechtboven in het beeld aan te klikken.

Als je nu een berichtje verstuurd via het LogFast kanaal .. dan ziet het er zo uit:

Maar schakel je de 'Encryption Enabled' uit ,, dan ziet het bericht er zo uit !

Als je dus een  'prive' kanaal wil maken .. let dus wel op hoe deze schakelaar in je Node geactiveerd is.

Lora verbinding on-air (zonder internet)

Om met de Lora Node te kunnen communiceren ZONDER internet moet er
wel een zich-zicht verbinding zijn, minimaal tussen twee LoRa routers (zie afbeelding 1.)
In Brabant draaien op dit moment twee hele hoge router LoRa Nodes.

Afb. 1

Als je zorgt dat je binnen het bereik van deze twee LoRa routers komt, dan heb je geen internet meer nodig om berichten naar elkaar te sturen.

LET OP:

Dit geld NIET voor situaties als er GEEN routers binnen je bereik zijn !
Als er alleen maar client Node's actief zijn, dan is het niet gegarandeerd dat je bericht van de ene naar de andere node overgaat.

De standaard ingestelde 3 hops .. is dan een maximum .. als je eindnode verder zit dan 3 hops .. of is niet zichtbaar door jouw eigen node via de hops .. dan zal het bericht nooit aankomen over RF.
(zie afbeelding 2.)

In de afbeelding komt het bericht niet verder dan 2 hops ( node 1 naar 2 & 2 naar 3 ) .. de derde hop ( nummer 4) wordt gewoon niet gezien door node 3 i.v.m. hoge huizen of andere blokkades.

Afb 2.

Om je bereik met een Lora Router stabiel te maken is een goede Lora Antenne nodig, 
deze van Paradar 868 Mhz Outdoor antenne 6.5 dBi voldoet aan de juiste wensen.

Let op bij de aankoop van een fiber rondstraal antenne dat de SWR waarde ( < 1:1.5) gemeten moet zijn door de fabrikant ( uit eigen ervaring ). Een fiber antenne met een SWR van 1:7 gaat echt niet werken !

Lora - RAK Configuratie

De hierna beschreven informatie betreft het inrichten van RAK (Lora - mesh) van RAK componenten.
De hardware maakt gebruik van de 868 MHz & 433 MHz vrije band  ( 869.40 to 869.65 MHz met een centre freq. van 869.525 )

De pagina zal nog aangepast worden met hardware specificaties en netwerk/software instellingen t.b.v. DARES.

Gekozen hardware:

+ RAK19007     base board.  

+ RAK13300     Lora TX/RX - ondersteund EU433, EU868
+ RAK11200     Wifi TX/RX
+ RAK19004     Green Power Module ( geschikt voor klein zonnepaneel - max 36 Volt )
-  RAK1921       Een klein OLED schermpje .. als test van het 19007 bordje.

Bouwen van de Node opstelling:

De RAK13300 is geschikt voor 433 Mhz en 868 Mhz.
Het is dus zaak om de antenne hierop aan te passen ! ==>> NADER ONDERZOEK NODIG <<==

In de software (lees verder) is een keuze te maken :     - European Union 433 MHz
                                                                                        - European Union 868 MHz

Inrichting van de firmware:

De instellingen MET MQTT fase 1:

In deze stap gaan we de basis software zo inrichten dat er gecommuniceerd kan worden via smartphone ( Android / Iphone ) of Android pad of Apple Ipad - waarop de BT optie actief staat (connectie code: 123456)  .. en de app 'Meshtastic' vanuit de stores geïnstalleerd is.

Bij veel invoer schermen zal de Node gaan REBOOTEN .. dus geduld bij het invoeren !

Het configuratie scherm is aan te klikken rechtsboven op de 3 puntjes:

Uitgaande van een 'schone firmware' versie 2.5.6.x. 
De beschreven menu keuzes bevatten aanpassingen, worden de andere menu keuzes niet beschreven dan hoeven daar GEEN aanpassingen gemaakt te worden:

Radio configuratie

User    - Long name - 'PA2EON Dares R21' - dit is een willekeurige beschrijving mag zelf gekozen worden.
            - Short name - [ advies bij radio amateurs] PA2EON .. wordt bijvoorbeeld 2EON ( max 4 letters )
            - Licensed amateur radio - laat deze uitgeschakeld - schuif naar links !

Channels    - selecteer het kanaal 'LongFast' 
                        + Kanaal naam : LongFast
                        + PSK : vul in de code: AQ==
                        + Selecteer alle schuifregelaars en zet deze aan !
                        + Druk op opslaan .. 

Position (Config)     + broadcast interval : 900
                                + Smart position enabled : Uit
                                + Use fixed position : Aan
                                + Latitude - voer in 51.123456 ( minimaal 6 getallen achter de punt ) *
                                + Logitude - voer in 5.12345 ( minimaal 5 getallen achter de punt ) *
                                + Altitude (meters) - de hoogte van de node in je mast !

                        - Bij het niet hebben van GPS - kies de optie 'NOT_PRESENT' 
                        + GPS update : 120

                        - * = vul daar de eigen coördinaten in !

Lora (Config)   - Use modem preset : Aan
                        - Modem preset : LONG_FAST
                        - Region (frequency plan) : European Union 868 MHz
                        - Hop-limit : 5
                        - TX enabled : Aan
                        - TX power : 27 dBm (Is ongeveer 500 mW)
                        - Frequency slot : 1
                        - Override Duty Cycle : Uit
                        - SC126X RX boosted gain : Aan
                        - Ignore MQTT : Uit
                        - OK to MQTT : Aan

Nu gaan we de modules configureren:

MQTT (Config)    - MQTT enabled : Aan
                            - Address : mqtt.pa8f.nl
                            - Username: boreft
                            - Password: meshboreft
                            - Encryption , JSON en TLS allen : Uit
                             
Note: De volgende instelling is mede bepalend hoeveel nodes rondom je heen zichtbaar zijn.
                           
                            - Root topic : msh/5200-5299  => Dit is het postcode gebied van PA2EON .. maar vul hier je
                                                                                  eigen bereik in !

                            + Proxy to client enabled     = bij gebruik van BT - deze AANZETTEN
                                                                        = bij gebruik van Wifi - deze UITZETTEN
                            - Map reproting : Aan
                            - Precise location : Aan

Store & Foreward    - Store & Foreward enabled : Aan
                                   + Verder in dit scherm geen aanpassingen.

Als bovenstaande opties ingevoerd zijn .. en de Node is een paar keer herstart sla de ingevoerde informatie op door onderaan het menu de keuze 'Export configuration' te kiezen. Een *.cfg file wordt lokaal op de device ( android / Apple ) opgeslagen.

Ga geheel terug naar het begin scherm .. en kijk of je nieuwe nodes ziet binnenkomen.
Klik het tweede icoontje ( popjes ) van links.

Voor DARES (In onderzoek fase regio 20 / 21) fase 2:

Voor DARES leden is er een apart kanaal (channel) gemaakt.
Ga naar het configuratie scherm van je hardware .. en kies de menu optie 'Channels'
Door rechtsonder op de '+' knop te klikken maak je een nieuw kanaal:

    - Kanaal naam: DARES
    - PSK : [ hier komt de secure key string te staan, vraag deze aan bij je regio coördinator ]
    - Alle andere schuifjes op : Aan
    Sla deze voorgaande configuratie op.
    == Herstart nu de gehele node == dit om kenbaar te maken aan het mesh-netwerk dat dit kanaal nu actief is.

Instellingen zonder MQTT fase 3:

Zolang de MQTT configuratie actief is, zorgt de aangesloten telefoon of pad ervoor dat de informatie van je Node naar het internet wordt gezonden .. een berichtje gaat dan vanuit je computer app - naar je node - en dan via dezelfde app weer terug naar het internet.

Bij het uitschakelen van de MQTT koppeling (server) - wordt er GEEN gebruik gemaakt van de internet verbinding.
Het is dus dan zaak dat de RF verbinding een andere RF node vind .. om daarna met elkaar te kunnen 'praten'.

Hoe krijgen nodes verbinding:

Om te begrijpen hoe de Nodes verbinding krijgen is onderstaande schema van toepassing.
In het schema gaan we uit dat de node wordt beheerd door een Android telefoon of Chrome-book met daarop de app Meshtastic.

Node            -    MQTT    -    Proxy    -    Wifi       -    Bericht naar mesh netwerk

> 800 m        -    Aan        -    Aan      -   Uit          -    Ja , ook prive berichten
> 800 m        -    Uit          -    Uit       -    Uit          -    Nee, omdat mqtt de 'berichten drager' is.
> 800 m        -    Aan        -    Uit       -    Uit          -    Nee, omdat er nu geen verbinding is naar het
                                                                                    internet via telefoon.
< 800 m        -    Aan        -   Uit        -    Uit          -    Ja, ook prive berichten, omdat nodes elkaar via RF
                                                                                    kunnen zien.
< 800 m        -    Uit           - Uit        -    Aan         -   Nee,  omdat mqtt nodig is !
< 800 m        -    Aan         - Uit        -    Aan         -   Ja, ook prive berichten, zowel via RF als Internet.
< 800 m        -    Aan         - Uit        -    Uit             -   Ja, ook prive berichten, omdat nodes elkaar via RF
                                                                                   kunnen zien.  

Het aantal meters naar de node is een geschatte afstand die een node werkend op 868 MHz altijd moet kunnen overbruggen ook onder slechte omstandigheden. Daarbij is de antenne GEEN richtantenne (yagi) maar een rondstraal vertikaal.
        
Extra:

Hier tref je links aan die gaan over het gebruik van Lora in de radio-amateur wereld.
Zeker om een goed beeld te krijgen wat Lora kan maar ook wat eventuele beperkingen zijn:

1. PA3ANG en Lora
2. RAK hardware bij TinyTronics
3. Om een goede indruk te krijgen welke MQTT connecties actief zijn op de mqtt.pa8f.nl server kun je gebruik maken van de MQTT explorer.
4. Bekijk of je Node actief is met of zonder MQTT =>  Meshtastic Map