Lora, système, mesh et tracking

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Qui n’aimerait pas avoir la capacité d’envoyer des messages textes SMS ou Chat (éventuellement crypté) à courte ou moyenne distance quand il n’y a pas ou plus aucun réseau Gsm. Tout cela gratuitement, sans carte sim, sans dépendre d’un opérateur et de relais Gsm.
Et sans avoir à trimballer 20 Kg de matos radio et batterie (genre manpack mili)...

Et afficher éventuellement la position des membres de son groupes et la distance qui nous sépare d’eux. Qu’on soit à pied ou en véhicule. (mode tracking)

Placer des relais ultra miniatures, peu gourmand voir autonome en NRJ, pour augmenter la portée de son réseau, à très bas prix et sans avoir besoin d’être technicien.

Des module ultra légers, miniatures, plus petits que beaucoup de talky walky, sans license,  qu’on puisse porter sur la bretelle de son sac, porter en edc, ,
et qui pour les plus petits peuvent tenir dans un œuf de Manise…
qu’un simple accu 18650  suffit à alimenter, alimenter ou recharger en usb avec une simple powerbank grand public, qu'on puisse connecter l'antenne de son choix, courte ou longue en fonction des situations, ou connecter une antenne de voiture pour un usage en voiture.

Tout cela à prix modique, à quelques dizaine d’euros le système.
une petite boite à avoir dans son bob ou a glisser sur chaque membre de la famille en cas d'évacuation.

C’est possible, bienvenue dans le monde de LORA, des petits modules TX/RX numérique très utilisés dans l’industrie, l’éclairage publique, les objets connectés...

LORA signifie Long range Transmission = transmission longue portée. Long range c’est pas vraiment exact car la puissance des modules de base est dérisoire (quelques dizaine de milli Watts, 100mW a 150mW pour les meilleurs). mais avec des antennes à gain, genre directive Yagi la portée peut devenir plus sérieuse.

C’est un système qui peut fonctionner en point à point avec seulement 2 modules.
Mais intéressant le système peut fonctionner en réseau cellulaire avec plusieurs utilisateurs "en mesh". Chaque module assure alors le rôle de relais.

Le produit fini qui nous concerne n’existe pas tout fait (à ma connaissance) (mais rappel les produits gotenna version 1 sauf que nous nous ajouterons un connecteur d'antenne pour une antenne externe) il faudra l’assembler vous-même (du moins ajouter un accu, un connecteur éventuel d’antenne et une boite plastique) et y installer une application (firmeware).

Voici quelques produits finis basés sur le même concept, (couteux), qui peuvent nous inspirer car le systeme intéresse aussi l’armée et les forces spéciales… On peut éviter leurs défauts également. Notre version de base sera en  faible puissance mais donnera de bons résultats néanmoins.

https://gotennapro.com/products/gotenna-pro-x2
Gotenna pro x prix 25 000 $ la malette , 850$ le module seul... 

https://www.otto-comm.com/products/location-tracking/lynq-pro





Envie d'en savoir plus? Je continue?

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Il existe un grand nombre de modules et le marché Lora est en pleine expension avec des millions de modules dans le monde.

J'ai choisi des modules spécifiques pouvant se connecter en Bluetooth ou en Wifi avec un smartphone (ou une tablette) android.
2 grands type de modules existent avec ces spécifications, de marque TTGo et de marque  Helltec.
J'ai choisi l'Helletc wifi 32 v3 qui aurait quelques milliWatts de plus en sortie que le TTgo. dans l'univers infiniment petit du Milliwatt chaque point de plus se compte. ce module n'as pas de Gps. Il faut l'ajouter ou partir sur d'autres modeles.

3 types de bandes libres sans license sont autorisées en  europe :
-  Vhf 169 mhz, malheureusement aucun module de ce type n'a l'acces bluetooth et wifi actuellement et ne supporte Meshstatic à ma connaisance...
- UHF 433 Mhz
- bande ISM 868 mhz
le "taux de pénétration" ou capacité des ondes à traverser un obstacle est très important. J'ai choisi les modules 433 Mhz. C'est moins pires que les 868 Mhz qui ont un taux nul et impose des contacts à vue.
L'UHF c'est pas top...  mais je n'ai pas le choix actuellement. 

Les modules Lora peuvent se programmer, se "compiler" avec des lignes de commandes pour les développeurs (notemment en ESP32) mais ca dépasse mes compétences actuelles et je souhaite me passer de pc pour un usage "offgrid".

A des fins de test, pour débuter rapidement j'ai choisi une application tout faite Meshstatic bien connue des preppeurs. Ca ressemble à Whatsapp ou autre. Sauf qu'avec Lora iln'est pas possible d'envoyer des fichiers joints, des photos ou du son.

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J'ai commandé 2 modules Helltec version 3, sans Gps, c'est vraiment ultra miniature de la taille de ce que l'on a dans nos télécommandes de clé de voitures.

j'ai ajouter un accu 18650 et son porte accu, ainsi qu'un connecteur d'antenne BNC au standart pro, j'ai mis le tout provisoirement dans un gros boitier qui tient bien en main pour des tests en voiture, placé sur le tableau de bord. Le firmware s'installe depuis un pc via cable usb et marche du 1er coup, l'application meshstatic aussi. en 2 minutes tout était prêt au niveau software.


Avantages et inconvénients :

les + :
- pas cher, on peut en avoir plusieurs, équiper plusieurs membres de la famille, posséder plusieurs relais.
- alimentation tres basse tension : 3,7 v pas besoin de batteries 12 volts ou 7,8,9 v comme les talkies
faible consommation, pas comme nos radios
alim usb possible, voir recharge, sur certains modeles
- tracking, geolocalisation possible sur certains modèles, ca fait un tracker offline pas cher
- ultra léger, ultra miniatures, facile à porter sur soi dans la nature ou en operation
- pas besoin de license
- carte électronique déjà soudées 
- bonne portée pour sa taille et son ultra faible puissance, excellent rendement, excellent ratio
- pas besoin de savoir utiliser une radio, un civil sachant utiliser les sms et les messageries maitrise
- on peut personnaliser, choisir le type de batterie, se faire un boitier en impression 3D...
- nombreux utilisateurs, nombreux developpeurs pro ou amateurs sur le net
- avec meshstatic, interface possible avec Atak, tres utilisé aux US

les - :
- très petit, trop pour moi, même pas de trous aux coins de la carte electronique pour la fixer/visser
- connecteur d'antenne de 3mm, cable d'antenne de 1 mm... ca devient un peu de l'horlogerie
- puissance extrêmement faible
- nécessite d'eviter les cables d'antennes pour eviter les pertes
- à assembler soit même, firmware à installer soi meme, applications à installer soi même
- c'est la jungle au début parmi les nombreux produits, firmware, biblioteques, librairies...
- des bugs et des choses qui marche pas sur certaines versions
- si on veut compiler, programmer, ca devient plus compliquer
- puissance autorisée limitée ou license radioamateur requise si on souhaite davantage
- pas de cartographie détaillée en france pour Atak, help aider moi si vous savez comment faire svp 

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1ers tests et résultats :

- tests effectués en conditions très défavorables : j'habite au fond d'une vallée en cuvette, entourés de collines, de forets et de ligne Hautes Tension. Incompatible avec l'UHF sans relais. Le pire scénario pour les ondes UHF... tant mieux, en situations d'urgence ou de catastrophe on ne choisi pas toujours le site...

Beaucoup d'utilisateurs de Lora à antennes intégrés fourni avec (simples ressorts) se plaignent que la
portée ne depasse pas quelques centaines de metres. Certains sur le net atteignent 10 km en terrain plat avec des antennes adaptées, et plus depuis des sites bien dégagés ou des sommets.

test N°1  avec des antennes à grand gain :
- une antenne fixe verticale, omnidirectionnel, de type colineaires, longueur '1m50 (marque diamond modele X50) (3x5/8 lambda, excellent gain en UHF) posée à la maison dans mon bureau sous les combles. pas l'ideal.
pas de cable ou le moins possible. pertes enormes en UHF; 40 cm de cable je peux pas moins

- une antenne mobile de voiture, je fais les tests en voiture. (Diamond nr770), fouet de 90 cm (2x5/8 lambda) bon gain en UHF, mais 2 metre de cables Rg 58 = pertes tres importantes

modules en mode normal sans aucun réglages. resultats : moyens portée de 700 metres à 1,3 Km. J'atteint à peine l'entrée du village voisin...
J'esperais mieux... mais c'est déja ca pour 100mW, et une alim sur accu de si basse tension 3.7 volt,
700 metres [/b]à 1,3 Km pour une équipe à pied genre équipe de secours évoluant proche des uns des autres ca suffit...
Ou pour 1 village coupé en 2 par une inondations.

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test N°2 - avec une antenne directive toujours en conditions défavorables maison dans une cuvette.
Je modifie les parametres "meshstatic"  je choisis très longue distance, debit long. Les com prendrons plus de temps, mais c'est senser mieux marcher. J'espère atteindre quelques Km cette fois.

à la maison : une antenne directive, genre "rateau" de 7 elements, réalisée en systeme D pour le PMR 446 mhz en metre à ruban . Elle est pas accordée pour le 433 mhz... Placée à l'interieur devant une fenetre (pas top)
en direction approximative d'un ami habitant une ville à plus de 20 km par la route. +13 km à vol d'oiseau.

Dans la voiture, toujours l'antenne de véhicule, fouet omnidirectionnelle (diamond Nr770 ), mal accordée pour le 433 Mhz (Ros de 2 à l'analayseur d'antenne  )

Je roule en direction de chez mon pote et saisi des messages régulièrement. (Je fais aussi un essai avec une antenne de talkie walkie de 10 cm de long accordée sur le 430 mhz. 3,5 km avec succes. )
Je continue avec l'anetnne de voiture a ma grande surprise tout passe. Sauf dans une portion de village en cuvette, ca c'etait prevu...
j'arrive jusque devant chez mon pote. Les com et msg fonctionnent devant chez lui... +13 Km atteind. 
Je m'enfonce dans la ville avec ses immeubles et centre ville, le signal disparait, sans surprise c'est de l'UHF.
Je reviens chez moi par l'autoroute +14 km atteint ca passe et c'est pas fini...  J'aurais pu continuer et chercher des points un peu plus élevés car le signal se poursuivait mais la nuit est là. J'arrete...

14 Km et plus peut etre excellents resultats je ne m'attendais pas à ca en direct, sans aucun autre module relais avec 100mW  et des antennes mal accordées...

[VieuxMora]

Merci Looping, continue de nous parler de tes essais c'est passionnant !
Une photo de ton antenne "mètre ruban"?
Et bonne année pour récolter ce que tu (nous) avons semé...
(Copyright le Manitou)

[LOOPING]

Mais qu'est ce que ca donne avec de simple antennes de Talky walkies, ce que j'utiliserai en mode marche à pied?

test N°3 - avec antennes de talky walky - dans les bois

J'installe une antenne de talky walky (une 1/2 onde Kathrein pro, le gain n'est pas nul - prevue pour 450 Mhz) sur 1 module à l'exterieur sur le bord de ma fenêtre à l'etage.

Je prend un 2e module dans ma pochette de poitrine avec une antenne de talky walky de 10 cm de long (kenwood sans gain - mais accordé en 430 mhz)

Aujourd'hui un module plante et je dois le relancer souvent...
 
direction la foret autour de chez moi.
Je commence en voiture, puis prend le velo vers la foret et en foret, puis poursuit à pied dans la foret (tres defavorable en UHF avec les arbres). Msg en voiture. Msg en velo. msg à pied.

Cette fois l'icone  message reçu ne s'allume pour aucun des messages... Mince...
sortie jusqu'à 2,5 km à vol d'oiseau.
De retour à la maison tous les messages ont été recu. Super. 
2,5 km au moins sur antennes courtes talky walky

Le système peut plus encore...
à suivre.
Et vous vous en pensez quoi de Lora?

[gargle]

Je suis en train de regarder Meshastic pour un suivi d’élève en parapente
Le coté Mesh est sympa car ceux en l'air relaient la position de ceux au sol.
Mais il faut être nombreux à l'utiliser pour couvrir une grande zone.

J'hésite entre 433 et 868, avec une préférence pour 433 aussi car le 868 a l'air bien saturé.

[LOOPING]

certains chuteurs opérationnels (Para) des forces spéciales utiliserait le gotenna x2pro aux US.

en 866 Mhz en l'air ca peut suffire. A vue.
Au sol il vaut mieux du 433. Ou mieux de la VHF mais je ne connais pas encore de modules VHF équipé Bluetooth/Wifi et meshstatic compatible...
Tiens nous au courant de ton projet et des tests en vol.

note : je recois le signal de ballons sondes équipés de systèmes de puissances similaires et même moins puissants 300km à la ronde voir plus parfois en fonction de leur altitude en UHF 400 Mhz. (C'est pas du Lora. Plutôt du type APRS) en l'air les portées peuvent etre tres importantes...

les modules lora peuvent d'ailleurs etre programmé pour recevoir les ballon sondes, autre usage...

[Galileo]

Pour la portée max, faut se plonger un peu dans les options de Meshtastic et jouer avec.

Une bonne vidéo d'introduction:

https://youtu.be/LkSEeOLaKXs?si=27s4aWzu_o5Y6Psb

Sinon perso j'utilise des modules RAK.

Le Discord de Meshtastic est une vraie mine d'or

[Galileo]

Je viens de voir qu'en Europe de par les régulations, vous êtes limité à 10% d'usage par heure après ça votre appareil arrête de transmettre automatiquement pendant 60 minutes.

[LOOPING]

Merci Galileo.  excellente video 
J'ai decouvert les modules RAK apres l'achat des Heltec.
Les RAK ont l'air mieux fait, notamment des trous classiques au 4 coins du circuit imprimé...
quel reference utilise tu svp?
quel type d'afficheur as tu ajouter?
car en revanche pas d'afficheur intégré, le Helltec a un Oled tout petit mais tres bien.

Pour la limitation de cycle en 433 mhz. Il y a un bouton pour forcer. la limitation.. heureusement. Il est aussi possible d'utiliser une autre application que meshstatic sans cette limitation.

[Galileo]

J'ai préféré prendre du Rak car ça consomme bcp moins que l'ESP32, c'est modulaire a l' extrême (mais ça a des caveats. Parfois des incompatibilitées entre modules qui demande de s'y connaître un peu bcp).

En Rak pour Meshtastic c'est des Wiseblock , la base 19007, le module Lora 4631(BT uniquement), le GPS  12500.
L'alim c'est des Lipo 2000mAh et des petits panneaux solaires récupérés d'anciens projets. Et les boitiers ben du simple Tupperware a des imprimés 3D  les antennes des type "Moxon", y a rien de mieux pour le lora a mon avis (le gain est entre 9 et 12db) même si elle sont "encombrantes" par rapport au petites qui sont généralement montée mais elles sont directionnelles, je fais du point to point (grace au GPS je connais la direction de mon interlocuteur) donc suffit d'orienter le barda a peu près où il est.

Pour l'affichage, j'ai opté pour le e-paper 14000 consomme rien mais il pose actuellement problème couplé avec le GPS car ils utilisent tous 2 la même pin d'alim et les boutons de l'affichage un seul fonctionne sur les 3. Y a des moyens de contourner l'incompatibilité mais c'est pas facile pour l'utilisateur moyen. Le discord Meshtastic est une bonne ref ainsi que le forumRak.

En passant le record du monde G2G est de 245km entre l'Alberta et le Montana.
https://meshtastic.discourse.group/t/practical-range-test-results/692/137?u=kboxlabs

Je recommande d'acheter directement sur le site Aliexpress de Rak, c'est plus lent mais côté prix y a pas photos et ils ont tous les modules disponible.

J'ai aussi 2 Lilygo T-deck, me rappelle mon Blackberry. Seul problème ça consomme un max.

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merci beaucoup Galileo pour les details 

L'antenne Moxon est facile à réaliser soit même, peu encombrante en UHF, je comptais essayer. c'est pas une omnidirectionelle elle présente une certaine directivité. Une bonne alternative entre l'antenne talky walkie et l'antenne directive yagi (mais le gain d'une Moxon n'est pas aussi elevé que les chiffres de 9 à 11db)

Oui le Tdeck consomme beaucoup... J'ai donc pas choisi d'en acheter pour le moment. J'espere un jour voir un clone de raspberry ecran noir et blanc faible consommation compatible meshstatic...
Tu peux améliorer l'autonomie du tient en mettant plusieurs batterie 18650 en parallele, mais c'est plus ultraplat...

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Quelle est la puissance des modules RAK en dbm svp ? je ne trouve pas de datasheet..
les Helltec c'est 22dbm soit environ 150 mW, les TTgo un peu moins.

As tu des photos de tes realisations ou proto svp? Souhaite tu les partager? ca nous interesse... merci

[Galileo]

Quelle est la puissance des modules RAK en dbm svp ? je ne trouve pas de datasheet..
les Helltec c'est 22dbm soit environ 150 mW, les TTgo un peu moins.

As tu des photos de tes realisations ou proto svp? Souhaite tu les partager? ca nous interesse... merci

22dBm aussi pour le 4631
https://docs.rakwireless.com/Product-Categories/WisBlock/RAK4631/Datasheet/

Pour les photos j'en ferai , faudra que je récupère celui qui est sur mon toit quand les températures seront moins rigoureuse, fait entre -38 et -54 (WC) actuellement.

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Je poursuis mon compte rendu :
- avec 100 miliWatts et une antenne directive sur 1 des modules, actuellement je plafonne à 15Km, meshstatic parametré en mode longue distance (Long range) toujours en terrain défavorable avec maison située au fond d'1 cuvette, je n'arrive pas à dépasser 15km, j'ai atteint la limite dans mon environnement.

- avec antennes courtes talky walky, accordée pour le 430 Mhz, toujours en terrain défavorable, aujourd'hui + 4km dans les bois et j'ai pas fini j'aurais pu m'éloigner davantage...

- dans la voiture avec antenne  courtes talky walky de 10 cm, à l'intérieur, totalement déconseillé donc, module posé sur le tableau de bord. antenne à l'horizontale, totalement deconseillé aussi car on perd 20 decibel de gain, j'atteind 2,5 km et plus sans soucis, plus peut etre.

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Je test 1 module ultra compact d'amplificateur RF dedié lora de 1W ou 2W. alimentable sur 1 accu 18650, enfin vu la consomation 2 accus en parallele c'est mieux
noter qu'on est hors réglementation et qu'une license radioamateur est normalement necessaire (jen ai une)
Resultats de l'essai N°1 avec module ampli RF 1W
toujours en environnement defavorable.


Avec ampli, alim sur 1 accu 3.7v 18650, gain max. j' ai pas de Wattmetre, puissance environ 1W peut etre un peu plus je pense.

Mes tests Sur antenne direcive Yagi. Les resultats sont pas exceptionnels, j'améliore les 15Km avec 2 ou 3 km de +, je franchis enfin la ville qui stoppait le signal. couverture en plusieurs point de la ville (j'ai des amis en ville donc c'est interessant pour moi)  et au dela de la ville mais pas beaucoup+. En revanche les zones d'ombres/hors couverture dans le périmètre ont presque toute disparues.
résultats tres moyens donc sur directive, petite amélioration avec une forte consommation en +...

Avec ampli, antenne omnidirectionnelle Diamond X50  colinéaire (c'est à dire une antenne constitué d'1 empilement d'antenne pour augmenter le gain), avec 4 m de cable rg58 (pas du tout recommandé...) les resultats cette fois sont bons. Alors qua sans ampli ca fonctionnait tres mal avec cette antenne; pas plus de 2km auparavant. Plein Nord, j'atteind la meme distance qu'avec la Yagi... 15km. l'ampli permet d'alimenter correctement l'antenne colineaire. Super.

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Le 1er test montre un interet avec l'ampli pour alimenter une Antenne Omnidirectionnelle Colineaire avec quelques metres de cable, ce qui n'est pas possible module seul... Interet tres moyen sur directive yagi.