MeshCore: noodcommunicatie via een mesh-netwerk, ook als de stroom uitvalt

Wat gebeurt er met communicatie als de stroom voor langere tijd uitvalt? Mobiele netwerken liggen er vaak al na een paar uur uit, wifi in gebouwen is sowieso weg, en vaste lijnen vallen in de meeste huishoudens inmiddels mee over een glasvezel die ook aan stroom hangt. Dat is precies de vraag waar wij, samen met CJ2 en de Veiligheidsregio Drenthe, mee aan de slag zijn op een hele praktische manier: met MeshCore.

Wat is MeshCore?

MeshCore is een open protocol voor mesh-netwerken over LoRa-radio’s. In plaats van dat je node direct met een centraal antennepunt praat, wordt elk bericht van node naar node doorgegeven totdat het bij de bestemming is. Elk apparaat doet dus niet alleen zenden en ontvangen voor zichzelf, maar helpt ook andermans berichten een stap verder.

Het werkt op de vrije 868 MHz-band (in Nederland), gebruikt LoRa-modulatie voor lange afstanden bij lage bitrates, en heeft een heel klein protocoloverhead. In de praktijk betekent dat:

• Afstanden van enkele kilometers per hop zijn normaal, met goede antennes en hoog opgehangen repeaters kun je tientallen kilometers halen.
• Je verstuurt korte tekstberichten, statusmeldingen, GPS-locaties of andere compacte data. Geen video, geen spraak, wel betekenisvolle communicatie.
• Het netwerk schaalt doordat elke nieuwe node de dekking vergroot.

Berichten worden versleuteld verstuurd tussen zender en ontvanger, zodat repeaters onderweg de inhoud niet kunnen lezen. Ze kunnen alleen het bericht doorgeven.

Een repeater in Hoogersmilde

Samen met CJ2 en de Veiligheidsregio Drenthe hangt sinds kort een MeshCore-repeater aan de TV-toren in Hoogersmilde, een van de hoogste bouwwerken van Noord-Nederland. Dat is een fantastische locatie voor dit soort radio-experimenten: vanaf die hoogte heeft een LoRa-signaal een enorm dekkingsgebied in Drenthe, de Kop van Overijssel en een flink stuk Friesland.

We gebruiken de site die we daar al voor andere verbindingen hebben, dus de repeater hangt er technisch gezien op dezelfde manier als de apparatuur voor onze straalverbindingen. Het apparaat zelf is klein en verbruikt weinig vermogen, maar het effect op het netwerk is groot: elke hop die eroverheen gaat, spaart honderden andere nodes verderop veel moeite en batterij uit.

Waarom dit interessant is voor noodcommunicatie

Als er morgen een grootschalige stroomuitval komt, valt een groot deel van onze moderne communicatie-infrastructuur weg. Mobiele masten hebben een aardige accu, maar die raakt na 2 tot 8 uur leeg. Wifi thuis of op kantoor is direct weg. Routers, glasvezelverbindingen, VoIP-telefonie: alles heeft stroom nodig.

MeshCore kijkt daar compleet anders tegenaan:

Extreem laag energieverbruik

Een MeshCore-node draait op een handvol watt. Een kleine loodgel- of LiFePO4-accu met een zonnepaneeltje van 20 tot 50 Wp is in de regel genoeg om een node onbeperkt te laten draaien. Onze repeater op Hoogersmilde heeft een kleine accu en zonnepaneel als back-up, zodat hij blijft werken als de netspanning wegvalt.

Voor eindgebruikers geldt hetzelfde: een losse MeshCore-node op basis van een LilyGO T-Beam of vergelijkbaar kun je dagenlang laten draaien op een 18650-cel. Er zijn bouwers die complete nodes draaien op een enkel AA-zonnelampje uit de Action.

Lang bereik dankzij LoRa

LoRa is ontworpen voor “long range, low power”. Een enkele hop over enkele kilometers is in bewoond gebied al haalbaar, en in open terrein of vanaf hoge repeaters schaalt dat door naar tientallen kilometers. Dankzij mesh-routing zet je meerdere hops achter elkaar en kun je dus effectief door een hele regio praten.

Dat maakt het protocol bij uitstek geschikt om een regio zoals Drenthe of Noord-Nederland te overdekken met relatief weinig repeaters op strategische hoge punten.

Veel repeaters in de regio

De kracht van een mesh zit in dichtheid. Hoe meer repeaters, hoe beter de dekking en de redundantie. In Noord-Nederland zie je het aantal MeshCore-nodes en -repeaters snel groeien: amateurs met een node thuis, bedrijven die op hun pand een antenne hangen, en nu dus ook officiële samenwerkingen zoals die op de TV-toren in Hoogersmilde.

Bij een calamiteit hoeft niet elke node perfect te werken. Als een paar nodes uitvallen, zoekt MeshCore automatisch een andere route. Het netwerk is zo robuust omdat het niet afhankelijk is van één centrale partij.

Onafhankelijk van het reguliere netwerk

MeshCore heeft geen mobiele provider, geen simkaart, geen internetverbinding nodig. Twee nodes met een opgeladen accu kunnen in een volledig stroomloze omgeving met elkaar praten. Als daar een derde bijkomt die iets verderop staat, is er meteen sprake van routing.

Voor hulpdiensten, BHV-teams, EHBO-posten, buurtcoördinatoren of vrijwilligersnetwerken is dat een wezenlijk andere situatie dan “wachten tot 112 weer werkt”.

Wat we aan het onderzoeken zijn

Samen met onze partners kijken we naar concrete vragen:

• Wat is de daadwerkelijke dekking vanaf Hoogersmilde? Waar werkt het goed, waar valt het tegen?
• Hoeveel repeaters heb je nodig om een hele veiligheidsregio te ontsluiten?
• Welke soorten berichten zijn zinvol om tijdens een crisis over dit netwerk te sturen? Statusmeldingen, check-ins, korte instructies?
• Hoe combineer je MeshCore met bestaande oplossingen zoals DMR, C2000 of satellietcommunicatie?
• Wat kost het om als organisatie zelf een node of repeater op te hangen?
• Hoe zorg je dat de nodes altijd werken, ook als ze maanden alleen blijven hangen op een dak of mast?

We verzamelen data, testen verschillende antennes, meten bereik, experimenteren met energievoorziening en leren elke week bij. Juist het feit dat we als onafhankelijke ICT-partij meedoen, helpt om de technische en praktische kant te versmelten met de operationele behoefte van een veiligheidsregio.

Ook iets voor jullie organisatie?

We hebben de afgelopen tijd veel ervaring opgedaan met MeshCore: van node-bouw en antennekeuze tot netwerktopologie, firmware-updates en het beheer van repeaters op hoogwaardige locaties. Dat levert nu al bruikbare inzichten op voor andere partijen die zich afvragen:

• Wat kunnen wij met MeshCore doen voor onze eigen BHV- of crisisorganisatie?
• Kunnen we een eigen node of repeater ophangen op ons bedrijfspand?
• Kan MeshCore helpen om kritieke meldingen overeind te houden als de rest van onze communicatie plat ligt?

Zitten jullie met die vragen of denken jullie dat een MeshCore-experiment bij jullie situatie past? Wij denken graag mee, hangen zo nodig hardware op en helpen bij de inrichting. Neem gerust contact met ons op via het contactformulier of bel even.