„Meshtastic“ – Versionsunterschied

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{{Löschantragstext|tag=17|monat=Juni|jahr=2024|titel=Meshtastic|text=''Enzyklopädische Relevanz nicht ausreichend ersichtlich'' [[Benutzer:Lutheraner|Lutheraner]] ([[Benutzer Diskussion:Lutheraner|Diskussion]]) 20:54, 17. Jun. 2024 (CEST)}}
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[[Datei:Freifunk mesh cloud.png|mini|Meshtastic baut selbständig Mesh Netzwerke auf. Jeder Teilnehmer kann eine Nachricht bis zu 7 Mal weiterreichen (Grundeinstellung 3 Mal). Durch Router können die Nachrichten in das Internet übertragen werden.]]
[[Datei:Freifunk mesh cloud.png|mini|Meshtastic baut selbständig Mesh Netzwerke auf. Jeder Teilnehmer kann eine Nachricht bis zu 7 Mal weiterreichen (Grundeinstellung 3 Mal). Durch Router können die Nachrichten in das Internet übertragen werden.]]
[[Datei:Meshtastic2.png|mini|Typische Platine für den Einsatz mit ATAK. Die Platine ist billig (zirka 30 Dollar) und kann leicht zu einem vollwertigen Funkgerät ausgebaut werden]]
[[Datei:LoRa_Module_with_antenna_and_SPI_wires_attached.jpg|mini|Normallerweise wird Meshtastic auf Basis von LoRa-WAN Einplatinen -Funksendeempfängern installiert. Es gibt PCBs, welche bereits über einen eingebauten GPS Empfänger verfügen. Das Gehäuse, Antenne, Batteriefach ergänzt der Anwender selbst. Es gibt auch beschaffbare Fertiggeräte.]]
[[Datei:LoRa Module with antenna and SPI wires attached.jpg|mini|Normalerweise wird Meshtastic auf Basis von LoRa-WAN Einplatinen -Funksendeempfängern installiert. Es gibt PCBs, welche bereits über einen eingebauten GPS Empfänger verfügen. Das Gehäuse, Antenne, Batteriefach ergänzt der Anwender selbst. Es gibt auch beschaffbare Fertiggeräte.]]
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[[Datei:Meshtastic1.png|mini|Typisches TAK Kit: Links ein billiges Funkgerät [[2-Meter-Band]] zur taktischen Kommunikation, Rechts ein Datenfunkgerät, Smart-Phone. Zigarettenschachtel zwecks Größenvergleich.]]
[[Datei:Meshtastic1.png|mini|Typisches TAK Kit: Links ein billiges Funkgerät [[2-Meter-Band]] zur taktischen Kommunikation, Rechts ein Datenfunkgerät, Smart-Phone. Zigarettenschachtel zwecks Größenvergleich.]]
[[Datei:2019-05-11-DB0IL-AntennentraegerMitFreifunkUndLoRaWAN.jpg|mini|LoRa-WAN Gateway am ''[[Funkrelaisstation|Amateurfunkrelai]] DB0IL'' in [[Kiel-Ellerbek|Ellerbek]] am [[Kiel|Kieler Ostufer]]]]
[[Datei:2019-05-11-DB0IL-AntennentraegerMitFreifunkUndLoRaWAN.jpg|mini|LoRa-WAN Gateway am ''[[Funkrelaisstation|Amateurfunkrelai]] DB0IL'' in [[Kiel-Ellerbek|Ellerbek]] am [[Kiel]]er Ostufer. Meshtastic Netzwerke sind regional begrenzt. Um mehrere Netzwerke miteinander zu verbinden wird oft [[WLAN]] (2.4 GHz,5.6 GHz) eingesetzt. WLAN kann erstaunliche Reichweiten erzielen, indem man mit [[Richtfunkantenne]]n arbeitet. Auch gibt es für WLAN [[Ad-hoc-Netz|Ad-hoc Netze]] wie [[AREDN]]. Distanzen von 50 Kilometer oder mehr können so überbrückt werden. In Krisengebieten wie Myanmar eine billige und effektive Lösung.]]
[[Datei:Byonics_AIO.jpg|mini|Fertiges Mesh Netzwerk Gerät auf Basis der APRS Technologie. Meshtastic Geräte sehen ähnlich aus.]]
[[Datei:Byonics AIO.jpg|mini|Fertiges Mesh Netzwerk Gerät auf Basis der APRS Technologie. Meshtastic Geräte sehen ähnlich aus.]]
'''Meshtastic''' ist eine [[Off-the-grid|netzunabhängige]] Messenger-Anwendung auf Basis eines [[Jedermannfunk|Jedermannfunksystem]]s in spezifischen [[ISM-Band|ISM]]-Bändern. Mittels Meshtastic werden dezentrale [[Ad-hoc-Netz|Ad-hoc Netze]] im [[Long Range Wide Area Network|Long Range]] Bereich mit niedrigen Datenraten aufgebaut, die unabhängig von Mobilfunk- oder WLAN-Internetnetzen betrieben werden. Als Endgeräte kommen systemspezifische [[Transceiver|Sende-Empfangsgeräte]] oder Smartphones zum Einsatz, die mit einem zusätzlichen Funkmodul ausgestattet sind. Mit diesen lassen sich Daten in Form von [[Textnachricht|Textnachrichten]], [[Globales Navigationssatellitensystem|Positions-]] und [[Telemetrie|Telemetriedaten]] bidirektional übertragen. Der Name ''Meshtastic'' setzt sich aus ''Mesh'' und ''Phantastic'' zusammen.
'''Meshtastic''' ist eine [[Off-the-grid|netzunabhängige]] Messenger-Anwendung auf Basis eines [[Jedermannfunk]]systems in spezifischen [[ISM-Band|ISM]]-Bändern. Mittels Meshtastic werden dezentrale [[Ad-hoc-Netz|Ad-hoc Netze]] im [[Long Range Wide Area Network|Long Range]] Bereich mit niedrigen Datenraten aufgebaut, die unabhängig von Mobilfunk- oder WLAN-Internetnetzen betrieben werden. Als Endgeräte kommen systemspezifische [[Transceiver|Sende-Empfangsgeräte]] oder Smartphones zum Einsatz, die mit einem zusätzlichen Funkmodul ausgestattet sind. Mit diesen lassen sich Daten in Form von [[Textnachricht]]en, [[Globales Navigationssatellitensystem|Positions-]] und [[Telemetrie]]daten bidirektional übertragen. Der Name ''Meshtastic'' setzt sich aus ''Mesh'' und ''Phantastic'' zusammen.


== Technik ==
== Technik ==
Meshtastic setzt sich aus einer [[Firmware]] und einer Smart-Phone Anwendung für [[Android (Betriebssystem)|Android]] und [[IOS (Betriebssystem)|IOS]] zusammen. Es handelt sich also nicht um eine reine [[Liste von mobilen Instant-Messengern|Messagen-App]] sondern um eine eigenständige Hardware, welche unabhängig vom Smart-Phone betrieben werden kann. Die Firmware wird über einen [[Universal Serial Bus|USB-Anschluss]] auf eine [[Baugruppe|elektronische Baugruppe]], z.B. eine mit einer LoRa Anwendung ausgestattete [[Leiterplatte]] übertragen. Es gibt aber Geräte / Platinen bei denen Mashtastic bereits ab Fabrik vorinstalliert ist. Die Firmware kann direkt über die Meshtastic Webseite auf die Hardware übertragen werden. Das Smart-Phone dient lediglich zum Lesen und Bearbeiten der Nachrichten und zur Konfiguration der Geräte. Eigene Apps können auf Basis von Meshtastic entwickelt werden. Mittels eines spezifischen [[Mesh-WLAN|Mesh-Algorithmus]] nehmen die mitwirkenden Geräte das routenbasierte Weiterleiten der Nachrichtenübertragung selbständig vor. In der Version von 2022 können bis zu 80 [[Knotenpunkt (Geodäsie)|Teilnehmer]] verwaltet werden.<ref>https://www.heise.de/news/Notfallkommunikation-2-0-Alarm-per-Meshtastic-7338735.html</ref> Die Daten werden mit dem [[Advanced Encryption Standard|AES256 Standard]] verschlüsselt.<ref>https://tylercipriani.com/blog/2022/07/31/meshtastic-a-review/</ref><ref>{{Literatur |Autor=Melvin P. Manuel, Kevin Daimi |Titel=Implementing cryptography in LoRa based communication devices for unmanned ground vehicle applications |Sammelwerk=SN Applied Sciences |Band=3 |Nummer=4 |Datum=2021-03-01 |ISSN=2523-3971 |DOI=10.1007/s42452-021-04377-y |Seiten=397 |Online=https://doi.org/10.1007/s42452-021-04377-y |Abruf=2024-06-18}}</ref> Aufgrund der Verschlüsselung und dem zum Einsatz kommenden spontanen Wechseln der Übertragungsfrequenz (Frequenzhopping) wird auch über eine militärische Nutzung diskutiert.<ref>{{Literatur |Autor=Michael Reyneke, Barry Mullins, Mark Reith |Titel=LoRaWAN & The Helium Blockchain: A Study on Military IoT Deployment |Sammelwerk=International Conference on Cyber Warfare and Security |Band=18 |Nummer=1 |Datum=2023-02-28 |ISSN=2048-9889 |DOI=10.34190/iccws.18.1.944 |Seiten=327–337 |Online=https://papers.academic-conferences.org/index.php/iccws/article/view/944 |Abruf=2024-06-18}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Shree Gowri Santhosh .V, Vishal .E, Vishak .R, Dr. K. Rahimunnisa |Titel=LoRa-IoT Focused System of Defense for Equipped Troops [LIFE] |Sammelwerk=Journal of Ubiquitous Computing and Communication Technologies |Band=2 |Nummer=3 |Datum=2020-09-18 |ISSN=2582-337X |DOI=10.36548/jucct.2020.3.005 |Seiten=153–177 |Online=https://www.irojournals.com/jucct/V2/I3/05.pdf |Abruf=2024-06-18}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=James Michaelis, Alessandro Morelli, Luis Hernandez, Deryck James, Jade Freeman, Niranjan Suri |Titel=LoRaWAN Testing for Military Communications in Urban Environments |Verlag=IEEE |Datum=2021-06-14 |ISBN=978-1-6654-4431-6 |DOI=10.1109/WF-IoT51360.2021.9595596 |Seiten=885–890 |Online=https://ieeexplore.ieee.org/document/9595596/ |Abruf=2024-06-18}}</ref> Begrenzt wird das Netz durch die Anzahl der möglichen Weiterleitungen (Hops) und der Teilnehmer (Nodes). Die Netze sind deshalb auf geografisch kleine Gebiete begrenzt.<ref>{{Internetquelle |url=https://meshtastic.org/docs/configuration/radio/lora/ |titel=LoRa Configuration {{!}} Meshtastic |sprache=en |abruf=2024-06-19}}</ref> Über (Internet-)[[Gateway (Informatik)|Gateways]] sind solche Netze jedoch miteinander verbindbar.<ref>{{Internetquelle |url=https://spacepc.de/was-ist-meshtastic-und-fuer-wen-lohnt-es-sich/ |titel=Was ist Meshtastic und für wen lohnt es sich? - SpacePC.de |datum=2024-01-24 |sprache=de-DE |abruf=2024-06-19}}</ref> Durch Einbau eines als Relais dienenden Gerätes in z.B. lenkbare [[Drachen]] wird eine signifikante Verbesserung der Netzstabilität berichtet.<ref>{{Literatur |Autor=Richard Cairncross, Gabriel Ladd |Titel=Communication Systems for Networking Kite-Based Sensors |Band=2021 |Datum=2021-12-01 |Seiten=A15R–04 |Online=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021AGUFM.A15R..04C |Abruf=2024-06-19}}</ref>
Meshtastic setzt sich aus einer [[Firmware]] und einer Smart-Phone Anwendung für [[Android (Betriebssystem)|Android]] und [[IOS (Betriebssystem)|IOS]] zusammen. Es handelt sich also nicht um eine reine [[Liste von mobilen Instant-Messengern|Messagen-App]] sondern um eine eigenständige Hardware, welche unabhängig vom Smart-Phone betrieben werden kann. Die Firmware wird über einen [[Universal Serial Bus|USB-Anschluss]] auf eine [[Baugruppe|elektronische Baugruppe]], z.B. eine mit einer LoRa Anwendung ausgestattete [[Leiterplatte]] übertragen. Es gibt aber Geräte / Platinen bei denen Mashtastic bereits ab Fabrik vorinstalliert ist. Die Firmware kann direkt über die Meshtastic Webseite auf die Hardware übertragen werden. Das Smart-Phone dient lediglich zum Lesen und Bearbeiten der Nachrichten und zur Konfiguration der Geräte. Eigene Apps können auf Basis von Meshtastic entwickelt werden. Mittels eines spezifischen [[Mesh-WLAN|Mesh-Algorithmus]] nehmen die mitwirkenden Geräte das routenbasierte Weiterleiten der Nachrichtenübertragung selbständig vor. In der Version von 2022 können bis zu 80 [[Knotenpunkt (Geodäsie)|Teilnehmer]] verwaltet werden.<ref>https://www.heise.de/news/Notfallkommunikation-2-0-Alarm-per-Meshtastic-7338735.html</ref> Die Daten werden mit dem [[Advanced Encryption Standard|AES256 Standard]] verschlüsselt.<ref>https://tylercipriani.com/blog/2022/07/31/meshtastic-a-review/</ref><ref>{{Literatur |Autor=Melvin P. Manuel, Kevin Daimi |Titel=Implementing cryptography in LoRa based communication devices for unmanned ground vehicle applications |Sammelwerk=SN Applied Sciences |Band=3 |Nummer=4 |Datum=2021-03-01 |ISSN=2523-3971 |DOI=10.1007/s42452-021-04377-y |Seiten=397}}</ref> Aufgrund der Verschlüsselung und dem zum Einsatz kommenden spontanen Wechseln der Übertragungsfrequenz (Frequenzhopping) wird auch über eine militärische Nutzung diskutiert.<ref>{{Literatur |Autor=Michael Reyneke, Barry Mullins, Mark Reith |Titel=LoRaWAN & The Helium Blockchain: A Study on Military IoT Deployment |Sammelwerk=International Conference on Cyber Warfare and Security |Band=18 |Nummer=1 |Datum=2023-02-28 |ISSN=2048-9889 |DOI=10.34190/iccws.18.1.944 |Seiten=327–337 |Online=https://papers.academic-conferences.org/index.php/iccws/article/view/944 |Abruf=2024-06-18}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Shree Gowri Santhosh .V, Vishal .E, Vishak .R, Dr. K. Rahimunnisa |Titel=LoRa-IoT Focused System of Defense for Equipped Troops [LIFE] |Sammelwerk=Journal of Ubiquitous Computing and Communication Technologies |Band=2 |Nummer=3 |Datum=2020-09-18 |ISSN=2582-337X |DOI=10.36548/jucct.2020.3.005 |Seiten=153–177 |Online=https://www.irojournals.com/jucct/V2/I3/05.pdf |Abruf=2024-06-18}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=James Michaelis, Alessandro Morelli, Luis Hernandez, Deryck James, Jade Freeman, Niranjan Suri |Titel=LoRaWAN Testing for Military Communications in Urban Environments |Verlag=IEEE |Datum=2021-06-14 |ISBN=978-1-66544-431-6 |DOI=10.1109/WF-IoT51360.2021.9595596 |Seiten=885–890 |Online=https://ieeexplore.ieee.org/document/9595596/ |Abruf=2024-06-18}}</ref> Begrenzt wird das Netz durch die Anzahl der möglichen Weiterleitungen (Hops) und der Teilnehmer (Nodes). Die Netze sind deshalb auf geografisch kleine Gebiete begrenzt.<ref>{{Internetquelle |url=https://meshtastic.org/docs/configuration/radio/lora/ |titel=LoRa Configuration |werk=Meshtastic |sprache=en |abruf=2024-06-19}}</ref> Über (Internet-)[[Gateway (Informatik)|Gateways]] sind solche Netze jedoch miteinander verbindbar.<ref>{{Internetquelle |url=https://spacepc.de/was-ist-meshtastic-und-fuer-wen-lohnt-es-sich/ |titel=Was ist Meshtastic und für wen lohnt es sich? |werk=SpacePC.de |datum=2024-01-24 |sprache=de |abruf=2024-06-19}}</ref> Durch Einbau eines als Relais dienenden Gerätes in z.B. lenkbare [[Drachen]] wird eine signifikante Verbesserung der Netzstabilität berichtet.<ref>{{Literatur |Autor=Richard Cairncross, Gabriel Ladd |Titel=Communication Systems for Networking Kite-Based Sensors |Band=2021 |Datum=2021-12-01 |Seiten=A15R–04 |Online=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2021AGUFM.A15R..04C |Abruf=2024-06-19}}</ref>


Meshtastic verfügt über die Möglichkeit, die Strom- und [[Sensor|Spannungssensoren]] INA219 und INA260 von [[Texas Instruments]] sowie den Temperatur- und Luftfeuchtesensor SHTC3 von [[Sensirion]] auszulesen. Meshtastic Baugruppen können mit einem [[GPS]] Modul ausgerüstet werden.
Meshtastic verfügt über die Möglichkeit, die Strom- und [[Sensor|Spannungssensoren]] INA219 und INA260 von [[Texas Instruments]] sowie den Temperatur- und Luftfeuchtesensor SHTC3 von [[Sensirion]] auszulesen. Meshtastic Baugruppen können mit einem [[GPS]] Modul ausgerüstet werden.


In Europa werden für das Netzwerk meist die Frequenzbänder [[ISM-Band|433 MHz]] und [[Short Range Device|868 MHz (SRD-Band Europa)]] genutzt. In USA kommt das 915 MHz Band zum Einsatz. In Asien 920 und 923 MHz. Bevorzugt wird in Europa das 868 MHz Frequenzband eingesetzt, da durch die regulatorischen Bestimmungen eine effiziente und störungsfreie Nutzung dieses Bandes möglich ist.<ref>{{Internetquelle |autor=Klaus Lipinski |url=https://www.itwissen.info/868-MHz-Band-868-MHz-frequency-band.html |titel=868-MHz-Band |sprache=de |abruf=2024-06-19}}</ref> Die Funkanwendung ist für die LoRa Nutzung lizenzfrei.<ref>https://spacepc.de/meshtastic-der-einstieg/</ref> Die Geräte sind auf eine Ausgangsleistung von 10 bis 100 (in seltenen Fällen auch 500 ) [[Liste von Größenordnungen der Leistung|Milliwatt]] begrenzt.
In Europa werden für das Netzwerk meist die Frequenzbänder [[ISM-Band|433 MHz]] und [[Short Range Device|868 MHz (SRD-Band Europa)]] genutzt. In USA kommt das 915&nbsp;MHz Band zum Einsatz. In Asien 920 und 923&nbsp;MHz. Bevorzugt wird in Europa das 868&nbsp;MHz Frequenzband eingesetzt, da durch die regulatorischen Bestimmungen eine effiziente und störungsfreie Nutzung dieses Bandes möglich ist.<ref>{{Internetquelle |autor=Klaus Lipinski |url=https://www.itwissen.info/868-MHz-Band-868-MHz-frequency-band.html |titel=868-MHz-Band |sprache=de |abruf=2024-06-19}}</ref> Die Funkanwendung ist für die LoRa Nutzung lizenzfrei.<ref>https://spacepc.de/meshtastic-der-einstieg/</ref> Die Geräte sind auf eine Ausgangsleistung von 10 bis 100 (in seltenen Fällen auch 500 ) [[Liste von Größenordnungen der Leistung|Milliwatt]] begrenzt.


Als mögliche Frequenzen gelten 433 MHz, 470 MHz, 799 MHz, 865 MHz, 868 MHz, 915 MHz, 920 MHz und 923 MHz. Zusätzlich können aber auch die [[WLAN]] Frequenzen im 2.4 GHz und 5.6 GHz Frequenzbereich genutzt werden.
Als mögliche Frequenzen gelten 433&nbsp;MHz, 470&nbsp;MHz, 799&nbsp;MHz, 865&nbsp;MHz, 868&nbsp;MHz, 915&nbsp;MHz, 920&nbsp;MHz und 923&nbsp;MHz. Zusätzlich können aber auch die [[WLAN]] Frequenzen im 2.4 GHz und 5.6 GHz Frequenzbereich genutzt werden.


===Hardware===
=== Hardware ===
Normallerweise kommen Platinen bestückt mit Chips des Herstellers [[Semtech]] zum Einsatz, namentlich die Modelle SX1276 und das neuer Modell SX1262.<ref>[https://meshtastic.org/docs/hardware/devices/ meshrasric: Devices | Supported Hardware Overview]</ref><ref>[https://www.semtech.com/ semtech]</ref> Oftmals wird ein [[ESP32]] Mikroprozessor der Firma [[Espressif]] verbaut. Andere Modelle implemtieren einen [[nRF52]] von [[Nordic Semiconductor]]. Dieser ist mit [[Arduino (Plattform)|Arduino Uno Revision 3]] kompatibel.<ref>[https://www.nordicsemi.com/Products/Development-hardware/nRF52-DK Nordic Semiconductor: Bluetooth Low Energy and Bluetooth mesh development kit for the nRF52810 and nRF52832 SoCs]</ref> Dabei zeichnet sich nRF52 durch einen geringeren Stromverbrauch aus.<ref>[https://www.nordicsemi.com/Products/Development-hardware/nRF52-DK Nordic Semiconductor nRF52 DK
Normalerweise kommen Platinen bestückt mit Chips des Herstellers [[Semtech]] zum Einsatz, namentlich die Modelle SX1276 und das neuer Modell SX1262.<ref>[https://meshtastic.org/docs/hardware/devices/ meshrasric: Devices | Supported Hardware Overview]</ref><ref>[https://www.semtech.com/ semtech]</ref> Oftmals wird ein [[ESP32]] Mikroprozessor der Firma [[Espressif]] verbaut. Andere Modelle implemtieren einen [[nRF52]] von [[Nordic Semiconductor]]. Dieser ist mit [[Arduino (Plattform)|Arduino Uno Revision 3]] kompatibel.<ref>[https://www.nordicsemi.com/Products/Development-hardware/nRF52-DK Nordic Semiconductor: Bluetooth Low Energy and Bluetooth mesh development kit for the nRF52810 and nRF52832 SoCs]</ref> Dabei zeichnet sich nRF52 durch einen geringeren Stromverbrauch aus.<ref>[https://www.nordicsemi.com/Products/Development-hardware/nRF52-DK Nordic Semiconductor nRF52 DK
Development kit Bluetooth Low Energy and Bluetooth mesh development kit for the nRF52810 and nRF52832]</ref> Unter anderem stellen LILYGO, RAK, Heltec und B&Q Consulting fertige Platinen her. Viele Platinen können mit einem kleinen Bildschirm und einem zusätzlichen GPS Modul ausgerüstet werden. Es gibt aber auch Hersteller welche komplette Lösungen anbieten. Auch auf Basis von [[Raspberry Pi Pico]] können Geräte entwickelt werden. Benötigt wird dafür ein Waveshare LoRa Module welches auf dem SX1262 Chip von Semtech aufbaut.<ref>[https://meshtastic.org/docs/hardware/devices/raspberry-pi/ meshtastic: Raspberry Pi Pico]</ref>
Development kit Bluetooth Low Energy and Bluetooth mesh development kit for the nRF52810 and nRF52832]</ref> Unter anderem stellen LILYGO, RAK, Heltec und B&Q Consulting fertige Platinen her. Viele Platinen können mit einem kleinen Bildschirm und einem zusätzlichen GPS Modul ausgerüstet werden. Es gibt aber auch Hersteller welche komplette Lösungen anbieten. Auch auf Basis von [[Raspberry Pi Pico]] können Geräte entwickelt werden. Benötigt wird dafür ein Waveshare LoRa Module welches auf dem SX1262 Chip von Semtech aufbaut.<ref>[https://meshtastic.org/docs/hardware/devices/raspberry-pi/ meshtastic: Raspberry Pi Pico]</ref>


===Software===
=== Software ===
Meshtastic kann in verschiedene andere Projekte wie ATAK integriert werden. Meshtastic verfügt über ein CLI Tool welches von verschiedenen anderen Sprachen wie [[Python]] aufgerufen werden kann. Kommt ein ESP32 Prozessor zum Einsatz auf der Platine, oder in einem fertigen Gerät, so kann ein eingebauter Webserver verwendet werden. Dadurch können Erweiterungen wie Gateways oder Fernzugriffe einfach entwickelt werden. Durch die Verwendung einer Raspberry oder Arduino Plattform lassen sich spezifische Applikationen wie eine Sirenensteuerung für die Warnung vor Fliegerangriffen realisieren.
Meshtastic kann in verschiedene andere Projekte wie ATAK integriert werden. Meshtastic verfügt über ein CLI Tool welches von verschiedenen anderen Sprachen wie [[Python (Programmiersprache)|Python]] aufgerufen werden kann. Kommt ein ESP32 Prozessor zum Einsatz auf der Platine, oder in einem fertigen Gerät, so kann ein eingebauter Webserver verwendet werden. Dadurch können Erweiterungen wie Gateways oder Fernzugriffe einfach entwickelt werden. Durch die Verwendung einer Raspberry oder Arduino Plattform lassen sich spezifische Applikationen wie eine Sirenensteuerung für die Warnung vor Fliegerangriffen realisieren.


== Anwendungen ==
== Anwendungen ==


=== Allgemeine Nutzung als Netzwerk ===
=== Allgemeine Nutzung als Netzwerk ===
Meshtastic wirkt als [[dezentrales Netzwerk]], bei dem alle Teilnehmer als [[Funkrelaisstation|Relay-Stationen]] arbeiten und Daten übertragen können.<ref name=":0" /> Dadurch soll eine zuverlässige, redundante und erweiterbare Kommunikation besonders in, mit Mobilfunknetzen schlecht abgedeckten Gebieten gewährleistet werden. Mit Meshtastic können Benutzer sowohl untereinander kommunizieren, als auch Sensor-, Positions- ([[Global Positioning System|GPS]]) und andere Daten mit geringem Volumen übertragen. Die Anwendung gilt als anwenderfreundlich, da für die Meshtastic-Geräte häufig ein Smartphone als Benutzeroberfläche verwendet wird.<ref name=":0">Hochschule für Technik und Wirtschaft, Dresden: ¨Ubertragung von Sensordaten mittels LoRa. Katastrophennetz mithilfe von Meshtastic.</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://spacepc.de/was-ist-meshtastic-und-fuer-wen-lohnt-es-sich/ |titel=Was ist Meshtastic und für wen lohnt es sich? - SpacePC.de |datum=2024-01-24 |sprache=de-DE |abruf=2024-06-18}}</ref> Informationen über Kanäle und Verschlüsselungen können unter anderem über [[QR Code|QR-Code]]s ausgetauscht werden. Standardmäßig wird ein offener, unverschlüsselter Kanal zur uneingeschränkten Kommunikation bereitgestellt. Es können bis zu 8 verschlüsselte, private Kanäle hinzugefügt werden. Dadurch sind Benutzergruppen festlegbar. Üblicherweise wird die Kommunikation zwischen einem Smartphone und der Meshtastic Baugruppe über eine [[Bluetooth]]-Verbindung hergestellt.<ref name=":0" />
Meshtastic wirkt als [[dezentrales Netzwerk]], bei dem alle Teilnehmer als [[Funkrelaisstation|Relay-Stationen]] arbeiten und Daten übertragen können.<ref name=":0" /> Dadurch soll eine zuverlässige, redundante und erweiterbare Kommunikation besonders in, mit Mobilfunknetzen schlecht abgedeckten Gebieten gewährleistet werden. Mit Meshtastic können Benutzer sowohl untereinander kommunizieren, als auch Sensor-, Positions- ([[Global Positioning System|GPS]]) und andere Daten mit geringem Volumen übertragen. Die Anwendung gilt als anwenderfreundlich, da für die Meshtastic-Geräte häufig ein Smartphone als Benutzeroberfläche verwendet wird.<ref name=":0">Hochschule für Technik und Wirtschaft, Dresden: ¨Ubertragung von Sensordaten mittels LoRa. Katastrophennetz mithilfe von Meshtastic.</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://spacepc.de/was-ist-meshtastic-und-fuer-wen-lohnt-es-sich/ |titel=Was ist Meshtastic und für wen lohnt es sich? |werk=SpacePC.de |datum=2024-01-24 |sprache=de |abruf=2024-06-18}}</ref> Informationen über Kanäle und Verschlüsselungen können unter anderem über [[QR Code|QR-Codes]] ausgetauscht werden. Standardmäßig wird ein offener, unverschlüsselter Kanal zur uneingeschränkten Kommunikation bereitgestellt. Es können bis zu 8 verschlüsselte, private Kanäle hinzugefügt werden. Dadurch sind Benutzergruppen festlegbar. Üblicherweise wird die Kommunikation zwischen einem Smartphone und der Meshtastic Baugruppe über eine [[Bluetooth]]-Verbindung hergestellt.<ref name=":0" />


=== Wissenschaft und Forschung ===
=== Wissenschaft und Forschung ===
Besonders im wissenschaftlichen Bereich werden LoRa-WAN-Netze zum Auslesen von Sensoren und Sonden genutzt.<ref>{{Internetquelle |autor=Hochschul­rechenzentrum |url=https://www.hrz.tu-darmstadt.de/services/it_services/lorawan/index.en.jsp |titel=LoRaWAN |sprache=en |abruf=2024-06-18}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://resources.lora-alliance.org/youtube-all-videos-2/innovative-lorawan-partnerships-between-universities-and-local-communities |titel=Innovative LoRaWAN Partnerships Between Universities and Local Communities |datum=2023-04-13 |sprache=en-US |abruf=2024-06-18}}</ref> Über die Anwendung von dezentralen Ad-Hoc-Netzen wie Meshtastic z.B. bei Ausfall Relais-abhängigen [[TETRA]]-Bündelfunk-Anwendungen im Katastrophenschutz, wird in Fachkreisen diskutiert.<ref name=":0" /><ref>{{Internetquelle |autor=Dr. Kanokvate Tungpimolrat |url=https://naivo.org/index.php/2021project/presentations/download/10/presentation |titel=Relay Station Network Based on Low-power Wide-area Network (LPWAN) Technologies for Disaster Management |werk=Asian IVO |hrsg=National Electronics and Computer Technology Center,Thailand |datum=18.11.2021 |sprache=en |abruf=19.6.2024}}</ref>
Besonders im wissenschaftlichen Bereich werden LoRa-WAN-Netze zum Auslesen von Sensoren und Sonden genutzt.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.hrz.tu-darmstadt.de/services/it_services/lorawan/index.en.jsp |titel=LoRaWAN |hrsg=Hochschulrechenzentrum |sprache=en |abruf=2024-06-18}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://resources.lora-alliance.org/youtube-all-videos-2/innovative-lorawan-partnerships-between-universities-and-local-communities |titel=Innovative LoRaWAN Partnerships Between Universities and Local Communities |datum=2023-04-13 |sprache=en-US |abruf=2024-06-18}}</ref> Über die Anwendung von dezentralen Ad-Hoc-Netzen wie Meshtastic z.B. bei Ausfall Relais-abhängigen [[TETRA]]-Bündelfunk-Anwendungen im Katastrophenschutz, wird in Fachkreisen diskutiert.<ref name=":0" /><ref>{{Internetquelle |autor=Dr. Kanokvate Tungpimolrat |url=https://naivo.org/index.php/2021project/presentations/download/10/presentation |titel=Relay Station Network Based on Low-power Wide-area Network (LPWAN) Technologies for Disaster Management |werk=Asian IVO |hrsg=National Electronics and Computer Technology Center,Thailand |datum=18.11.2021 |sprache=en |abruf=19.6.2024}}</ref>


=== Amateurfunk ===
=== Amateurfunk ===
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=== Taktischer Einsatz TAK ===
=== Taktischer Einsatz TAK ===
Eine weitere Anwendung ist die Verwendung von Meshtastic mit einem Tactical Assault oder Team Awareness Kit (TAK). Dabei handelt es sich um ein Programm, welches den Standort aller Teilnehmer auf geografischen Karten anzeigen kann. Meshtastic arbeitet mit dem [[Android Team Awareness Kit]] ( ATAK) zusammen.<ref>[https://hackaday.com/2022/09/08/the-tak-ecosystem-military-coordination-goes-open-source/ hackday: If an internet connection is not available where you are going, there are several off-grid networking plugins available. HAMMER acts as an audio modem to send CoTs using cheap Baofeng radios. Atak-forwarder works with LoRa-based Meshtastic radios, or you can use APRS-TAK with ham radios.]</ref> ATAK wurde vom US-Militär entwickelt.<ref>[https://takmaps.com/about/ takmaps]</ref><ref>[https://www.civtak.org/atak-about/ CIVTAK: Android Team Awareness Kit or ATAK / CivTAK: The Team Awareness Kit (TAK), for civilian uses, or Tactical Assault Kit (also TAK) for military uses is a suite of software that provides geospatial information and allows user collaboration over geography. There are numerous TAK Products in the TAK family, all developed at government expense]</ref><ref>[https://meshtastic.org/docs/software/integrations/integrations-atak-plugin/ Meshtastic Official Meshtastic ATAK Plugin Meshtastic can integrate with ATAK on Android using the Official ATAK Plugin]</ref> Ein Einheitsführer kann damit die Position seiner Einheiten im Feld auf einem Android-Endgerät visualisieren. Die Einheiten im Feld führen dazu ein wenige cm großes Gerät mit sich, welches aus wenigen kostengünstigen Baugruppen, in der Regel einem LoRa- und einem GPS-Modul, besteht. Aufgrund der geringen Leistung solcher Geräte, deren Sendepegel unter dem des natürlichen Rauschens liegt, ist eine Peilung durch den Gegner nahezu unmöglich. Aufgrund der Funktion als Relais ist eine Verbindung zu den TAK Teilnehmern gleichwohl möglich. Durch die Verwendung eines aufgespreizten Übertragungsfrequenz-Bandes (HAM Modus) ist eine Beeinflussung durch Störsender (Jamming) sehr schwierig. ATAK arbeitet auf Smart Phones und Pads unter dem Android Betriebssystem. Es gibt verschiedene Versionen dieser Software. Einige davon sind geheim und nur für die US-Streitkräfte verfügbar. Es gibt aber auch eine Open Source Version mit reduziertem Leistungsumfang. Mit APAK kann auch kommuniziert werden, man kann also Meshtastic Meldungen via Smart-Phone senden und empfangen. Es ist möglich, Karten, Satellitenbilder und andere Grafikebenen (Overlays) in die Software zu importieren. Es kommen private und verschlüsselte Gruppen zum Einsatz. Die Verbindungs- und Verschlüssungsdaten werden zuvor mittels Smart-Phone, Bluetooth und QR-Code ausgetauscht.<ref>{{Internetquelle |url=https://meshtastic.org/docs/software/integrations/integrations-atak-plugin/ |titel=ATAK Plugin {{!}} Meshtastic |sprache=en |abruf=2024-06-19}}</ref>
Eine weitere Anwendung ist die Verwendung von Meshtastic mit einem Tactical Assault oder Team Awareness Kit (TAK). Dabei handelt es sich um ein Programm, welches den Standort aller Teilnehmer auf geografischen Karten anzeigen kann. Meshtastic arbeitet mit dem [[Android Team Awareness Kit]] ( ATAK) zusammen.<ref>[https://hackaday.com/2022/09/08/the-tak-ecosystem-military-coordination-goes-open-source/ hackday: If an internet connection is not available where you are going, there are several off-grid networking plugins available. HAMMER acts as an audio modem to send CoTs using cheap Baofeng radios. Atak-forwarder works with LoRa-based Meshtastic radios, or you can use APRS-TAK with ham radios.]</ref> ATAK wurde vom US-Militär entwickelt.<ref>[https://takmaps.com/about/ takmaps]</ref><ref>[https://www.civtak.org/atak-about/ CIVTAK: Android Team Awareness Kit or ATAK / CivTAK: The Team Awareness Kit (TAK), for civilian uses, or Tactical Assault Kit (also TAK) for military uses is a suite of software that provides geospatial information and allows user collaboration over geography. There are numerous TAK Products in the TAK family, all developed at government expense]</ref><ref>[https://meshtastic.org/docs/software/integrations/integrations-atak-plugin/ Meshtastic Official Meshtastic ATAK Plugin Meshtastic can integrate with ATAK on Android using the Official ATAK Plugin]</ref> Ein Einheitsführer kann damit die Position seiner Einheiten im Feld auf einem Android-Endgerät visualisieren. Die Einheiten im Feld führen dazu ein wenige cm großes Gerät mit sich, welches aus wenigen kostengünstigen Baugruppen, in der Regel einem LoRa- und einem GPS-Modul, besteht. Aufgrund der geringen Leistung solcher Geräte, deren Sendepegel unter dem des natürlichen Rauschens liegt, ist eine Peilung durch den Gegner nahezu unmöglich. Aufgrund der Funktion als Relais ist eine Verbindung zu den TAK Teilnehmern gleichwohl möglich. Durch die Verwendung eines aufgespreizten Übertragungsfrequenz-Bandes (HAM Modus) ist eine Beeinflussung durch Störsender (Jamming) sehr schwierig. ATAK arbeitet auf Smart Phones und Pads unter dem Android Betriebssystem. Es gibt verschiedene Versionen dieser Software. Einige davon sind geheim und nur für die US-Streitkräfte verfügbar. Es gibt aber auch eine Open Source Version mit reduziertem Leistungsumfang. Mit APAK kann auch kommuniziert werden, man kann also Meshtastic Meldungen via Smart-Phone senden und empfangen. Es ist möglich, Karten, Satellitenbilder und andere Grafikebenen (Overlays) in die Software zu importieren. Es kommen private und verschlüsselte Gruppen zum Einsatz. Die Verbindungs- und Verschlüssungsdaten werden zuvor mittels Smart-Phone, Bluetooth und QR-Code ausgetauscht.<ref>{{Internetquelle |url=https://meshtastic.org/docs/software/integrations/integrations-atak-plugin/ |titel=ATAK Plugin |werk=Meshtastic |sprache=en |abruf=2024-06-19}}</ref>


=== Ziviler Einsatz bei der Personensuche ===
=== Ziviler Einsatz bei der Personensuche ===
ATAK und Meshtastic können auch für zivile Einsätze eingesetzt werden, z.B. bei Personensuche oder Waldbränden. Rettungshundestaffeln können ihre Einsätze effektiv koordinieren. Im Hochgebirge können sich Bergsteiger und Skifahrergruppen koordinieren. Gleiches gilt für Gruppen von Jägern, Holzfällern und Forstbeamten<ref name=":0" />. Ebenfalls belegt ist das Konzept, eine robuste und kostengünstige Verfolgbarkeit von Insassen von Gefangenentransporten zu realisieren. <ref>Ross, D. L.( 2009, March 10). Prisoner transports, officer safety &amp;amp; liability issues. Corrections1, abrufbar unter https://pubs.aip.org/aip/acp/article-abstract/2808/1/020002/2891828/Location-based-tracking-system-for-prison?redirectedFrom=fulltext </ref>
ATAK und Meshtastic können auch für zivile Einsätze eingesetzt werden, z.B. bei Personensuche oder Waldbränden. Rettungshundestaffeln können ihre Einsätze effektiv koordinieren. Im Hochgebirge können sich Bergsteiger und Skifahrergruppen koordinieren. Gleiches gilt für Gruppen von Jägern, Holzfällern und Forstbeamten<ref name=":0" />. Ebenfalls belegt ist das Konzept, eine robuste und kostengünstige Verfolgbarkeit von Insassen von Gefangenentransporten zu realisieren.<ref>Ross, D. L.( 2009, March 10). Prisoner transports, officer safety &amp;amp; liability issues. Corrections1, abrufbar unter https://pubs.aip.org/aip/acp/article-abstract/2808/1/020002/2891828/Location-based-tracking-system-for-prison?redirectedFrom=fulltext</ref>


=== Einsatz als alternative Netz-Infrastruktur in Staaten mit repressiver Militärdiktatur (z.B. Myanmar) ===
=== Einsatz als alternative Netz-Infrastruktur in Staaten mit repressiver Militärdiktatur (z.B. Myanmar) ===
Aufgrund der hohen Verfügbarkeit, der geringen Kosten, der Erweiterbarkeit und der Robustheit, wird der Einsatz von Meshtastic als alternatives dezentrales Kommunikations-Netzwerk zur Versorgung besonders der ländlichen Bevölkerung in [[Myanmar]], auch unter Betrachtung der aktuell dort wirkenden repressiven [[Militärdiktatur]], wissenschaftlich untersucht und diskutiert. <ref>{{Internetquelle |autor=Pumsuanhang Suantak (Michael Suantak) |url=https://metagov.org/media/pages/projects/groundwork-fellowship/documentation/c5751620c5-1713959979/building-a-decentralized-secure-and-private-communication-system-for-myanmar-michael-suantak-1.pdf |titel=Building a Decentralized, Secure, and Private Communication System for Myanmar |werk=Alternative Solutions for Rural Communities (ASORCOM) |hrsg=Alternative Solutions for Rural Communities (ASORCOM) |datum=22.9.2023 |sprache=en |abruf=19.6.2024}}</ref>
Aufgrund der hohen Verfügbarkeit, der geringen Kosten, der Erweiterbarkeit und der Robustheit, wird der Einsatz von Meshtastic als alternatives dezentrales Kommunikations-Netzwerk zur Versorgung besonders der ländlichen Bevölkerung in [[Myanmar]], auch unter Betrachtung der aktuell dort wirkenden repressiven [[Militärdiktatur]], wissenschaftlich untersucht und diskutiert.<ref>{{Internetquelle |autor=Pumsuanhang Suantak (Michael Suantak) |url=https://metagov.org/media/pages/projects/groundwork-fellowship/documentation/c5751620c5-1713959979/building-a-decentralized-secure-and-private-communication-system-for-myanmar-michael-suantak-1.pdf |titel=Building a Decentralized, Secure, and Private Communication System for Myanmar |werk=Alternative Solutions for Rural Communities (ASORCOM) |hrsg=Alternative Solutions for Rural Communities (ASORCOM) |datum=22.9.2023 |sprache=en |abruf=19.6.2024}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Automatic Packet Reporting System]], Alternative zu Meshtastic mit analogen Funkgeräten.


== Literatur ==
== Literatur ==


* Messina, F., Santoro, C., & Santoro, F. F. (2024): ''Enhancing Security and Trust in Internet of Things through Meshtastic Protocol Utilising Low-Range Technology.'' Electronics, ''13''(6), 1055.
* Messina, F., Santoro, C., & Santoro, F. F. (2024): ''Enhancing Security and Trust in Internet of Things through Meshtastic Protocol Utilising Low-Range Technology.'' Electronics, ''13''(6), 1055.
* Schmidt, Daniel, et al. (2023): ''"BPoL: A Disruption-Tolerant LoRa Network for Disaster Communication."'' 2023 IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC). IEEE, 2023.
* Schmidt, Daniel, et al. (2023): ''„BPoL: A Disruption-Tolerant LoRa Network for Disaster Communication.'' 2023 IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC). IEEE, 2023.
* Suryadevara, N. K., & Dutta, A. (2021): ''Meshtastic Infrastructure-less Networks for Reliable Data Transmission to Augment [[Internet der Dinge|Internet of Things Applications]].'' In ''International Conference on Wireless and Satellite Systems'' (pp. 622-640). Cham: Springer International Publishing.
* Suryadevara, N. K., & Dutta, A. (2021): ''Meshtastic Infrastructure-less Networks for Reliable Data Transmission to Augment [[Internet der Dinge|Internet of Things Applications]].'' In ''International Conference on Wireless and Satellite Systems'' (pp. 622-640). Cham: Springer International Publishing.


==Webseiten==
== Weblinks ==
* [https://github.com/meshtastic Meshtastic auf github]
* [https://github.com/meshtastic Meshtastic] auf github
* [https://github.com/deptofdefense/AndroidTacticalAssaultKit-CIV ATAK auf github]
* [https://github.com/deptofdefense/AndroidTacticalAssaultKit-CIV ATAK] auf github

==Siehe auch==
* [[Automatic Packet Reporting System|APRS]] Alternative zu Meshtastic mit analogen Funkgeräten.


== Einzelnachweise ==
== Einzelnachweise ==
<references/>
<references />


[[Kategorie:Rechnernetzwerk]]
[[Kategorie:Rechnernetzwerk]]
[[Kategorie:Jedermannfunk]]
[[Kategorie:Jedermannfunk]]
[[Kategorie:Amateurfunk]]
[[Kategorie:Amateurfunktechnik]]
[[Kategorie:Short Range Device]]
[[Kategorie:Short Range Device]]
[[Kategorie:Gegründet 2021]]
[[Kategorie:Gegründet 2021]]

Version vom 13. Juli 2024, 23:40 Uhr

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Meshtastic baut selbständig Mesh Netzwerke auf. Jeder Teilnehmer kann eine Nachricht bis zu 7 Mal weiterreichen (Grundeinstellung 3 Mal). Durch Router können die Nachrichten in das Internet übertragen werden.
Typische Platine für den Einsatz mit ATAK. Die Platine ist billig (zirka 30 Dollar) und kann leicht zu einem vollwertigen Funkgerät ausgebaut werden
Normalerweise wird Meshtastic auf Basis von LoRa-WAN Einplatinen -Funksendeempfängern installiert. Es gibt PCBs, welche bereits über einen eingebauten GPS Empfänger verfügen. Das Gehäuse, Antenne, Batteriefach ergänzt der Anwender selbst. Es gibt auch beschaffbare Fertiggeräte.
Typisches TAK Kit: Links ein billiges Funkgerät 2-Meter-Band zur taktischen Kommunikation, Rechts ein Datenfunkgerät, Smart-Phone. Zigarettenschachtel zwecks Größenvergleich.
LoRa-WAN Gateway am Amateurfunkrelai DB0IL in Ellerbek am Kieler Ostufer. Meshtastic Netzwerke sind regional begrenzt. Um mehrere Netzwerke miteinander zu verbinden wird oft WLAN (2.4 GHz,5.6 GHz) eingesetzt. WLAN kann erstaunliche Reichweiten erzielen, indem man mit Richtfunkantennen arbeitet. Auch gibt es für WLAN Ad-hoc Netze wie AREDN. Distanzen von 50 Kilometer oder mehr können so überbrückt werden. In Krisengebieten wie Myanmar eine billige und effektive Lösung.
Fertiges Mesh Netzwerk Gerät auf Basis der APRS Technologie. Meshtastic Geräte sehen ähnlich aus.

Meshtastic ist eine netzunabhängige Messenger-Anwendung auf Basis eines Jedermannfunksystems in spezifischen ISM-Bändern. Mittels Meshtastic werden dezentrale Ad-hoc Netze im Long Range Bereich mit niedrigen Datenraten aufgebaut, die unabhängig von Mobilfunk- oder WLAN-Internetnetzen betrieben werden. Als Endgeräte kommen systemspezifische Sende-Empfangsgeräte oder Smartphones zum Einsatz, die mit einem zusätzlichen Funkmodul ausgestattet sind. Mit diesen lassen sich Daten in Form von Textnachrichten, Positions- und Telemetriedaten bidirektional übertragen. Der Name Meshtastic setzt sich aus Mesh und Phantastic zusammen.

Technik

Meshtastic setzt sich aus einer Firmware und einer Smart-Phone Anwendung für Android und IOS zusammen. Es handelt sich also nicht um eine reine Messagen-App sondern um eine eigenständige Hardware, welche unabhängig vom Smart-Phone betrieben werden kann. Die Firmware wird über einen USB-Anschluss auf eine elektronische Baugruppe, z.B. eine mit einer LoRa Anwendung ausgestattete Leiterplatte übertragen. Es gibt aber Geräte / Platinen bei denen Mashtastic bereits ab Fabrik vorinstalliert ist. Die Firmware kann direkt über die Meshtastic Webseite auf die Hardware übertragen werden. Das Smart-Phone dient lediglich zum Lesen und Bearbeiten der Nachrichten und zur Konfiguration der Geräte. Eigene Apps können auf Basis von Meshtastic entwickelt werden. Mittels eines spezifischen Mesh-Algorithmus nehmen die mitwirkenden Geräte das routenbasierte Weiterleiten der Nachrichtenübertragung selbständig vor. In der Version von 2022 können bis zu 80 Teilnehmer verwaltet werden.[1] Die Daten werden mit dem AES256 Standard verschlüsselt.[2][3] Aufgrund der Verschlüsselung und dem zum Einsatz kommenden spontanen Wechseln der Übertragungsfrequenz (Frequenzhopping) wird auch über eine militärische Nutzung diskutiert.[4][5][6] Begrenzt wird das Netz durch die Anzahl der möglichen Weiterleitungen (Hops) und der Teilnehmer (Nodes). Die Netze sind deshalb auf geografisch kleine Gebiete begrenzt.[7] Über (Internet-)Gateways sind solche Netze jedoch miteinander verbindbar.[8] Durch Einbau eines als Relais dienenden Gerätes in z.B. lenkbare Drachen wird eine signifikante Verbesserung der Netzstabilität berichtet.[9]

Meshtastic verfügt über die Möglichkeit, die Strom- und Spannungssensoren INA219 und INA260 von Texas Instruments sowie den Temperatur- und Luftfeuchtesensor SHTC3 von Sensirion auszulesen. Meshtastic Baugruppen können mit einem GPS Modul ausgerüstet werden.

In Europa werden für das Netzwerk meist die Frequenzbänder 433 MHz und 868 MHz (SRD-Band Europa) genutzt. In USA kommt das 915 MHz Band zum Einsatz. In Asien 920 und 923 MHz. Bevorzugt wird in Europa das 868 MHz Frequenzband eingesetzt, da durch die regulatorischen Bestimmungen eine effiziente und störungsfreie Nutzung dieses Bandes möglich ist.[10] Die Funkanwendung ist für die LoRa Nutzung lizenzfrei.[11] Die Geräte sind auf eine Ausgangsleistung von 10 bis 100 (in seltenen Fällen auch 500 ) Milliwatt begrenzt.

Als mögliche Frequenzen gelten 433 MHz, 470 MHz, 799 MHz, 865 MHz, 868 MHz, 915 MHz, 920 MHz und 923 MHz. Zusätzlich können aber auch die WLAN Frequenzen im 2.4 GHz und 5.6 GHz Frequenzbereich genutzt werden.

Hardware

Normalerweise kommen Platinen bestückt mit Chips des Herstellers Semtech zum Einsatz, namentlich die Modelle SX1276 und das neuer Modell SX1262.[12][13] Oftmals wird ein ESP32 Mikroprozessor der Firma Espressif verbaut. Andere Modelle implemtieren einen nRF52 von Nordic Semiconductor. Dieser ist mit Arduino Uno Revision 3 kompatibel.[14] Dabei zeichnet sich nRF52 durch einen geringeren Stromverbrauch aus.[15] Unter anderem stellen LILYGO, RAK, Heltec und B&Q Consulting fertige Platinen her. Viele Platinen können mit einem kleinen Bildschirm und einem zusätzlichen GPS Modul ausgerüstet werden. Es gibt aber auch Hersteller welche komplette Lösungen anbieten. Auch auf Basis von Raspberry Pi Pico können Geräte entwickelt werden. Benötigt wird dafür ein Waveshare LoRa Module welches auf dem SX1262 Chip von Semtech aufbaut.[16]

Software

Meshtastic kann in verschiedene andere Projekte wie ATAK integriert werden. Meshtastic verfügt über ein CLI Tool welches von verschiedenen anderen Sprachen wie Python aufgerufen werden kann. Kommt ein ESP32 Prozessor zum Einsatz auf der Platine, oder in einem fertigen Gerät, so kann ein eingebauter Webserver verwendet werden. Dadurch können Erweiterungen wie Gateways oder Fernzugriffe einfach entwickelt werden. Durch die Verwendung einer Raspberry oder Arduino Plattform lassen sich spezifische Applikationen wie eine Sirenensteuerung für die Warnung vor Fliegerangriffen realisieren.

Anwendungen

Allgemeine Nutzung als Netzwerk

Meshtastic wirkt als dezentrales Netzwerk, bei dem alle Teilnehmer als Relay-Stationen arbeiten und Daten übertragen können.[17] Dadurch soll eine zuverlässige, redundante und erweiterbare Kommunikation besonders in, mit Mobilfunknetzen schlecht abgedeckten Gebieten gewährleistet werden. Mit Meshtastic können Benutzer sowohl untereinander kommunizieren, als auch Sensor-, Positions- (GPS) und andere Daten mit geringem Volumen übertragen. Die Anwendung gilt als anwenderfreundlich, da für die Meshtastic-Geräte häufig ein Smartphone als Benutzeroberfläche verwendet wird.[17][18] Informationen über Kanäle und Verschlüsselungen können unter anderem über QR-Codes ausgetauscht werden. Standardmäßig wird ein offener, unverschlüsselter Kanal zur uneingeschränkten Kommunikation bereitgestellt. Es können bis zu 8 verschlüsselte, private Kanäle hinzugefügt werden. Dadurch sind Benutzergruppen festlegbar. Üblicherweise wird die Kommunikation zwischen einem Smartphone und der Meshtastic Baugruppe über eine Bluetooth-Verbindung hergestellt.[17]

Wissenschaft und Forschung

Besonders im wissenschaftlichen Bereich werden LoRa-WAN-Netze zum Auslesen von Sensoren und Sonden genutzt.[19][20] Über die Anwendung von dezentralen Ad-Hoc-Netzen wie Meshtastic z.B. bei Ausfall Relais-abhängigen TETRA-Bündelfunk-Anwendungen im Katastrophenschutz, wird in Fachkreisen diskutiert.[17][21]

Amateurfunk

Die Anwendung findet auch zunehmend Verbreitung im experimentellen Amateurfunk. Da der Frequenzbereich 430-440 MHz weltweit und der Bereich 902-928 MHz[22] in Nord- und Südamerika (ITU Region 3) auch dem Amateurfunk zugewiesen wurde, ist mittlerweile auch Hardware verfügbar, die über einen sogenannten HAM Modus[23] verfügt. Mit diesem Modus können Funkamateure den jeweiligen Frequenzbereich mit Leistungen von mehreren Watt nutzen. Dies steigert die Reichweite erheblich.[24]

Taktischer Einsatz TAK

Eine weitere Anwendung ist die Verwendung von Meshtastic mit einem Tactical Assault oder Team Awareness Kit (TAK). Dabei handelt es sich um ein Programm, welches den Standort aller Teilnehmer auf geografischen Karten anzeigen kann. Meshtastic arbeitet mit dem Android Team Awareness Kit ( ATAK) zusammen.[25] ATAK wurde vom US-Militär entwickelt.[26][27][28] Ein Einheitsführer kann damit die Position seiner Einheiten im Feld auf einem Android-Endgerät visualisieren. Die Einheiten im Feld führen dazu ein wenige cm großes Gerät mit sich, welches aus wenigen kostengünstigen Baugruppen, in der Regel einem LoRa- und einem GPS-Modul, besteht. Aufgrund der geringen Leistung solcher Geräte, deren Sendepegel unter dem des natürlichen Rauschens liegt, ist eine Peilung durch den Gegner nahezu unmöglich. Aufgrund der Funktion als Relais ist eine Verbindung zu den TAK Teilnehmern gleichwohl möglich. Durch die Verwendung eines aufgespreizten Übertragungsfrequenz-Bandes (HAM Modus) ist eine Beeinflussung durch Störsender (Jamming) sehr schwierig. ATAK arbeitet auf Smart Phones und Pads unter dem Android Betriebssystem. Es gibt verschiedene Versionen dieser Software. Einige davon sind geheim und nur für die US-Streitkräfte verfügbar. Es gibt aber auch eine Open Source Version mit reduziertem Leistungsumfang. Mit APAK kann auch kommuniziert werden, man kann also Meshtastic Meldungen via Smart-Phone senden und empfangen. Es ist möglich, Karten, Satellitenbilder und andere Grafikebenen (Overlays) in die Software zu importieren. Es kommen private und verschlüsselte Gruppen zum Einsatz. Die Verbindungs- und Verschlüssungsdaten werden zuvor mittels Smart-Phone, Bluetooth und QR-Code ausgetauscht.[29]

Ziviler Einsatz bei der Personensuche

ATAK und Meshtastic können auch für zivile Einsätze eingesetzt werden, z.B. bei Personensuche oder Waldbränden. Rettungshundestaffeln können ihre Einsätze effektiv koordinieren. Im Hochgebirge können sich Bergsteiger und Skifahrergruppen koordinieren. Gleiches gilt für Gruppen von Jägern, Holzfällern und Forstbeamten[17]. Ebenfalls belegt ist das Konzept, eine robuste und kostengünstige Verfolgbarkeit von Insassen von Gefangenentransporten zu realisieren.[30]

Einsatz als alternative Netz-Infrastruktur in Staaten mit repressiver Militärdiktatur (z.B. Myanmar)

Aufgrund der hohen Verfügbarkeit, der geringen Kosten, der Erweiterbarkeit und der Robustheit, wird der Einsatz von Meshtastic als alternatives dezentrales Kommunikations-Netzwerk zur Versorgung besonders der ländlichen Bevölkerung in Myanmar, auch unter Betrachtung der aktuell dort wirkenden repressiven Militärdiktatur, wissenschaftlich untersucht und diskutiert.[31]

Siehe auch

Literatur

  • Messina, F., Santoro, C., & Santoro, F. F. (2024): Enhancing Security and Trust in Internet of Things through Meshtastic Protocol Utilising Low-Range Technology. Electronics, 13(6), 1055.
  • Schmidt, Daniel, et al. (2023): „BPoL: A Disruption-Tolerant LoRa Network for Disaster Communication.“ 2023 IEEE Global Humanitarian Technology Conference (GHTC). IEEE, 2023.
  • Suryadevara, N. K., & Dutta, A. (2021): Meshtastic Infrastructure-less Networks for Reliable Data Transmission to Augment Internet of Things Applications. In International Conference on Wireless and Satellite Systems (pp. 622-640). Cham: Springer International Publishing.

Einzelnachweise

  1. https://www.heise.de/news/Notfallkommunikation-2-0-Alarm-per-Meshtastic-7338735.html
  2. https://tylercipriani.com/blog/2022/07/31/meshtastic-a-review/
  3. Melvin P. Manuel, Kevin Daimi: Implementing cryptography in LoRa based communication devices for unmanned ground vehicle applications. In: SN Applied Sciences. Band 3, Nr. 4, 1. März 2021, ISSN 2523-3971, S. 397, doi:10.1007/s42452-021-04377-y.
  4. Michael Reyneke, Barry Mullins, Mark Reith: LoRaWAN & The Helium Blockchain: A Study on Military IoT Deployment. In: International Conference on Cyber Warfare and Security. Band 18, Nr. 1, 28. Februar 2023, ISSN 2048-9889, S. 327–337, doi:10.34190/iccws.18.1.944 (academic-conferences.org [abgerufen am 18. Juni 2024]).
  5. Shree Gowri Santhosh .V, Vishal .E, Vishak .R, Dr. K. Rahimunnisa: LoRa-IoT Focused System of Defense for Equipped Troops [LIFE]. In: Journal of Ubiquitous Computing and Communication Technologies. Band 2, Nr. 3, 18. September 2020, ISSN 2582-337X, S. 153–177, doi:10.36548/jucct.2020.3.005 (irojournals.com [PDF; abgerufen am 18. Juni 2024]).
  6. James Michaelis, Alessandro Morelli, Luis Hernandez, Deryck James, Jade Freeman, Niranjan Suri: LoRaWAN Testing for Military Communications in Urban Environments. IEEE, 2021, ISBN 978-1-66544-431-6, S. 885–890, doi:10.1109/WF-IoT51360.2021.9595596 (ieee.org [abgerufen am 18. Juni 2024]).
  7. LoRa Configuration. In: Meshtastic. Abgerufen am 19. Juni 2024 (englisch).
  8. Was ist Meshtastic und für wen lohnt es sich? In: SpacePC.de. 24. Januar 2024, abgerufen am 19. Juni 2024.
  9. Richard Cairncross, Gabriel Ladd: Communication Systems for Networking Kite-Based Sensors. Band 2021, 1. Dezember 2021, S. A15R–04 (harvard.edu [abgerufen am 19. Juni 2024]).
  10. Klaus Lipinski: 868-MHz-Band. Abgerufen am 19. Juni 2024.
  11. https://spacepc.de/meshtastic-der-einstieg/
  12. meshrasric: Devices | Supported Hardware Overview
  13. semtech
  14. Nordic Semiconductor: Bluetooth Low Energy and Bluetooth mesh development kit for the nRF52810 and nRF52832 SoCs
  15. [https://www.nordicsemi.com/Products/Development-hardware/nRF52-DK Nordic Semiconductor nRF52 DK Development kit Bluetooth Low Energy and Bluetooth mesh development kit for the nRF52810 and nRF52832]
  16. meshtastic: Raspberry Pi Pico
  17. a b c d e Hochschule für Technik und Wirtschaft, Dresden: ¨Ubertragung von Sensordaten mittels LoRa. Katastrophennetz mithilfe von Meshtastic.
  18. Was ist Meshtastic und für wen lohnt es sich? In: SpacePC.de. 24. Januar 2024, abgerufen am 18. Juni 2024.
  19. LoRaWAN. Hochschulrechenzentrum, abgerufen am 18. Juni 2024 (englisch).
  20. Innovative LoRaWAN Partnerships Between Universities and Local Communities. 13. April 2023, abgerufen am 18. Juni 2024 (amerikanisches Englisch).
  21. Dr. Kanokvate Tungpimolrat: Relay Station Network Based on Low-power Wide-area Network (LPWAN) Technologies for Disaster Management. In: Asian IVO. National Electronics and Computer Technology Center,Thailand, 18. November 2021, abgerufen am 19. Juni 2024 (englisch).
  22. 17. Juni 2024, Getting Started with 900MHz (33cm) Ham Band
  23. Im englischen Sprachraum wird Amateurfunk umgangssprachlich als Ham-Radio beteichnet.
  24. https://flawed.net.nz/2023/02/17/loraham/ flawed.net.nz 17. Februar 2023 LoRaHam: data over amateur 70cm bands]
  25. hackday: If an internet connection is not available where you are going, there are several off-grid networking plugins available. HAMMER acts as an audio modem to send CoTs using cheap Baofeng radios. Atak-forwarder works with LoRa-based Meshtastic radios, or you can use APRS-TAK with ham radios.
  26. takmaps
  27. CIVTAK: Android Team Awareness Kit or ATAK / CivTAK: The Team Awareness Kit (TAK), for civilian uses, or Tactical Assault Kit (also TAK) for military uses is a suite of software that provides geospatial information and allows user collaboration over geography. There are numerous TAK Products in the TAK family, all developed at government expense
  28. Meshtastic Official Meshtastic ATAK Plugin Meshtastic can integrate with ATAK on Android using the Official ATAK Plugin
  29. ATAK Plugin. In: Meshtastic. Abgerufen am 19. Juni 2024 (englisch).
  30. Ross, D. L.( 2009, March 10). Prisoner transports, officer safety &amp; liability issues. Corrections1, abrufbar unter https://pubs.aip.org/aip/acp/article-abstract/2808/1/020002/2891828/Location-based-tracking-system-for-prison?redirectedFrom=fulltext
  31. Pumsuanhang Suantak (Michael Suantak): Building a Decentralized, Secure, and Private Communication System for Myanmar. In: Alternative Solutions for Rural Communities (ASORCOM). Alternative Solutions for Rural Communities (ASORCOM), 22. September 2023, abgerufen am 19. Juni 2024 (englisch).