Tijdens bepaalde protesten in Hong Kong schakelde de overheid het lokale mobiele netwerk uit, zodat demonstranten zich moeilijker konden organiseren. Via een simpele app dat via een ‘mesh-netwerk’ werkt, konden ze echter toch communiceren, hoewel ze geen netwerkverbinding hadden. Zo’n netwerk vormt dus een handig alternatief om op korte afstand met elkaar te communiceren als er geen centrale infrastructuur beschikbaar is.
Hoe werkt het?
Een mesh-netwerk bestaat uit meerdere knooppunten (nodes) die onderling verbinding maken en berichten doorsturen naar hun eindbestemming. Terwijl traditionele netwerken afhankelijk zijn van centrale zendmasten, kan elk apparaat in een mesh-netwerk als doorgeefstation fungeren.
Verschillende vormen van mesh-communicatie
Er zijn verschillende vormen van communicatie die via een mesh-netwerk werken. Hieronder lijsten we enkele bekende producten op.
Meshtastic: open-source mesh-communicatie
Meshtastic is een project dat het mogelijk maakt op goedkope LoRa-radio’s te gebruiken als een off-grid communicatieplatform in gebieden zonder bestaande of betrouwbare communicatie-infrastructuur.
📡 Wist je trouwens dat sommige smartphones in nood en zonder netwerkverbinding via satellieten kunnen communiceren?
Dit project is 100 procent community-driven en open source. Het systeem gebruikt de 868 MHz-frequentieband in Europa, een licentievrije band die door iedereen gebruikt mag worden.
Technische specificaties:
- Energieverbruik: Extreem laag door gebruik van LoRa-technologie
- Frequentie: 868 MHz (Europa), andere banden voor andere regio’s
- Bereik: Tot 4,8 km in stedelijke gebieden en tot 16 km of meer in landelijke gebieden (bij vrij zicht)
- Datasnelheid: 0,3 tot 27 kbit/s afhankelijk van de spreading factor
Hardware en kosten:
Een vaak gebruikte LoRa-set die compatibel is met Meshtastic is die van Heltec – te koop voor ongeveer 25 euro. Het setje is nagenoeg compleet – voor dit geld ontvang je een ESP32-bordje met LoRa-ondersteuning, een behuizing en antenne. Voor mensen die zelf willen bouwen, zijn er uitgebreidere mogelijkheden met verschillende antennes, behuizingen en voedingsopties.
Populaire opties:
- LoRa 32 V3: compleet startpakket
- RAK WisBlock modules: Modulair systeem voor aangepaste toepassingen
- T-Beam modules: Ingebouwde GPS voor locatiedeling
LoRa ESP32 V3: compleet startpakket
Professionele mesh-systemen
Commerciële leveranciers zoals Ubiquiti en Cambium Networks bieden robuuste mesh-oplossingen voor professioneel gebruik. Deze systemen hebben een hoger bereik en betere prestaties, maar kosten aanzienlijk meer dan hobbyoplossingen.
Smartphone-gebaseerde mesh-apps: FireChat als voorbeeld
FireChat was een mobiele app die tussen 2014 en 2018 veel aandacht kreeg als smartphone-gebaseerde mesh-oplossing. De app maakte gebruik van WiFi- en Bluetooth-radio’s in smartphones om berichten door te geven van telefoon naar telefoon, zonder internetverbinding of mobiele netwerken.
Technische werking van FireChat:
- Gebruikte WiFi Direct, Bluetooth en Apple’s Multipeer Connectivity
- Bereik van ongeveer 70 meter tussen individuele telefoons
- Berichten werden doorgestuurd via een keten van apparaten
- Werkte cross-platform tussen Android en iOS
FireChat werd wereldwijd bekend tijdens de protesten in Hongkong in 2014, toen demonstranten de app 100.000 keer downloadden in 24 uur. Ook tijdens protesten in Taiwan, Irak, Syrië en Ecuador zagen activisten de waarde van onafhankelijke communicatie. In september 2015 werd FireChat tijdens de pro-onafhankelijkheidsdemonstraties in Catalonië 131.000 keer gebruikt.
🛑 Waarom FireChat stopte
De app werd in 2018 stopgezet door ontwikkelaar Open Garden. Belangrijke beperkingen waren het gebrek aan encryptie en privacy – alle communicatie was open voor meeluisteren. De ontwikkelaars gaven zelf toe dat het geen tool was voor gevoelige informatie. De technologie achter FireChat, genaamd MeshKit, werd wel doorontwikkeld voor andere toepassingen.
Praktische toepassingen
Waar mesh-netwerken uitblinken
Meshtastic kan in verschillende situaties handig zijn, zoals buitensportactiviteiten zoals trektochten, kamperen, wandelen, fietsen… Ook tijdens noodsituaties zoals natuurrampen, stroomuitval of andere crisissituaties heeft de technologie zijn nut al bewezen. In de Verenigde Staten zijn er lokale overheden, zoals Jefferson County in Colorado, die het gebruiken om ‘first responders’ te ondersteunen.
Bewezen toepassingen:
- Outdoor-evenementen en festivals waar mobiele netwerken overbelast raken
- Zoek- en reddingsoperaties in afgelegen gebieden
- Community-netwerken in gebieden zonder traditionele infrastructuur
- Demonstraties waarbij de overheid het mobiele netwerk uitschakelde
- Back-up communicatie voor hulpdiensten
Realistische verwachtingen
Het systeem vereist zichtsverbinding tussen apparaten, wat betekent dat obstakels zoals gebouwen, bomen, heuvels of bergen succesvolle mesh-netwerkverbindingen kunnen voorkomen. Netwerkbetrouwbaarheid hangt af van het hebben van meerdere Meshtastic-nodes in het operatiegebied. Het systeem is beperkt tot tekstberichten en kan niet dienen als internetvervanging.
Voor- en nadelen van mesh-netwerken
Mesh-netwerken bieden geen vervanging voor reguliere telecommunicatie, want ze hebben een aantal beperkingen. Wel vormen ze een waardevolle back-up, zeker omdat iedereen ze eigenlijk al op zak heeft.
Voordelen
- Onafhankelijk: werkt zonder internet, stroom of mobiele netwerken
- Lage kosten: startpakketten zijn er vanaf 25 euro, zonder maandelijkse abonnementskosten
- Eenvoudige installatie: Plug-and-play-oplossingen, automatische netwerkconfugiratie…
- Lange batterijduur: Veel apparaten werken maandenlang probleemloos op batterijen
- Open-source: Dit geeft je de volledige controle over software en configuratie
- Schaalbaarheid: Het netwerk wordt sterker naarmate er meer nodes worden toegevoegd
- Privacy: Lokale communicatie zonder doorgifte naar externe servers
- Robuustheid: Het uitvallen van één node heeft weinig impact op het gehele netwerk
Nadelen
- Beperkte functionaliteit: Enkel tekstberichten, geen spraak of beelden
- Lage datasnelheid: Maximaal 27 kbit/s, wat vergelijkbaar is met oude modems
- Bereik: Vereist vrij zicht tussen nodes voor optimale prestaties
- Netwerkcomplexiteit: Meer nodes kunnen tot instabiliteit leiden
- Weersafhankelijkheid: Zware regen of sneeuw kan signaal verstoren
- Gebruikersbasis: Netwerk is alleen nuttig als voldoende mensen deelnemen
- Technische kennis: Optimale configuratie vereist begrip van radiofrequenties
📻 Meer weten over radio’s?
Wettelijke aspecten en frequentiegebruik
Binnen Europa wordt voor LoRa de licentievrije 868 MHz-band gebruikt. Deze band is opgedeeld in vijf subbanden, variërend tussen 863 en 870 MHz. Doordat deze licentievrije band door iedereen mag worden gebruikt, zijn er vanuit de overheid restricties opgelegd aan het gebruik van deze band.
Belangrijke regelgeving
Europese voorschriften:
- Maximum zendvermogen: 25 mW ERP (Effective Radiated Power)
- Duty cycle-limiet van 10 procent per uur, berekend elke minuut op rollende basis
- Geen vergunning vereist voor gebruik binnen deze parameters
- Apparaten moeten CE-gemarkeerd zijn voor commercieel gebruik
In Nederland en België gelden dezelfde Europese standaarden. Het is belangrijk om binnen deze limieten te blijven om interferentie met andere gebruikers te voorkomen en om legaal te opereren.
