En anteriores artículos hemos hablado de la tecnología subyacente de la red de comunicaciones subterráneas MESHOCAN. En este artículo mostraremos como se configura una red básica, dejando para posterior artículo la configuración de una red avanzada con capacidades que van mas allá de la comunicación.
Materiales utilizados:
Por cuestiones económicas y técnicas hemos partido de una radio LoRa de la marca Heltec, modelo V3. Se trata de una radio sencilla, fácil de utilizar, económica y sobre la que hay suficiente información en las redes.
Esta radio está compuesta por una placa base, una batería de 3.000 mAh y una pequeña antena.
Su precio es de 32 €.
Una vez recibida la radio lo primero que hay que hacer es conectar la antena a la placa. Todos los expertos indican que no se debe poner a emitir la placa sin la antena puesta. Si no se hace esto se corre el riesgo muy alto de dañar la placa.
Una vez conectada la antena, procederemos a conectar la batería.
Al recibir alimentación eléctrica, la pequeña pantalla OLED se encenderá, pero indicando LORA MODE 0. O sea sin servicio.
Ahora lo que toca es “flasear el firmware” esto es, instalar el programa de funcionamiento.
Para ello debemos conectar la radio a través de un puerto USB-C con el ordenador. Aquí es necesario que el ordenador tenga el driver necesario para convertir el puerto USB en un puerto COM. (Controlador universal de Windows CP210x)
Conectada la radio al ordenador y a través del navegador Edge (con Modzilla no funciona) entramos en la página web https://flasher.meshtastic.org/
Una vez en este portal tenemos que seleccionar la radio que vamos a configurar:
Se nos abrirá una página con muchos modelos, elegimos el nuestro (Heltec V3)
Posteriormente elegimos la versión del firmware que queremos instalar, nosotros elegimos el modelo más reciente que sea estable.
Ahora ya podemos proceder a instalarlo
Le damos a continuar
Aquí nosotros elegimos la opción de borrar todo.
Si hemos instalado correctamente el driver del puerto USB-C nos aparecerá en una ventana emergente. Seleccionamos el puerto en el que está emparejada nuestra radio y damos a continuar. Tras un breve plazo de tiempo el 100 % de la instalación ya estará completada.
En estos momentos en la pantalla del módulo aparecerá el nombre de serie otorgado por el fabricante (en este ejemplo Meshtastic_796c)
Ya lo tenemos listo para configurarlo para el uso en nuestra red Meshocan.
Ahora utilizaremos un teléfono móvil que tenga instalada la aplicación Meshtastic. Si no la tenemos podemos cargarla desde el Google Play (todas estas instrucciones están para Windows y Android, los del ecosistema apple tienen que adaptarse, no son muy diferentes pero tienen sus especificidades propias)
Comprobamos que la conexión bluetooth está activa. Una vez instalada, la abrimos, y escaneamos para buscar radios LoRa
Tras una corta búsqueda nos aparecerá en pantalla la conexión con nuestro nodo Meshtastic_796c
Seleccionamos esa conexión y en un breve lapso de tiempo nos pedirá la contraseña de enlace. Se trata de un número de seis cifras que aparecerá en la pantalla del módulo.
Le damos vincular y ya estará asociado a nuestro teléfono.
Ahora lo primero que nos pide es la región y la frecuencia. Nosotros estamos trabajando con la European Union 868 MHz.
Le damos Ok y el módulo se reiniciará. Toca esperar de nuevo unos instantes
Siguiente paso, vamos a configurar el canal privado en el que trabajaremos. En nuestro caso CANALESOCAN protegido por una contraseña.
Pulsamos en el icono de ajustes y se nos abrirá la pantalla de configuración.
Seleccionamos la opción CANALES
Y pulsamos en el +
Damos el nombre del canal y la contraseña (PSK) y guardar.
Nos aparecerá nuestro canal debajo. Si mantenemos pulsado nuestro canal y lo llevamos por encima del canal preconfigurado (LongFast, canal público y abierto que es interesante mantener). De esta forma nuestro canal será el prioritario en las comunicaciones
Ahora vamos a la configuración del USUARIO, y cambiaremos el nombre del módulo, de cara a su gestión dentro de nuestra red.
De nuevo vamos al logo de ajustes
Y seleccionamos Usuario
Aquí ponemos un nombre largo, que nos diga algo sobre el rol de módulo (para nosotros este será la radio del equipo sanitario, por este motivo le llamamos Sanitario796c), y un nombre corto (solo 4 caracteres, que pueden ser los del fabricante) Estos nombres son los que aparecerán en el chat de comunicaciones.
Configuración del dispositivo:
En esta ocasión le vamos a dar al módulo el rol que le corresponda. La comunidad Meshtastic da la opción de elegir entre varios roles, para esta configuración básica solo vamos a trabajar con tres roles: Client, Router y Client_mute.
Los nodos que vayan a trabajar como puentes de enlace en la configuración de la red van a trabajar como Client (reciben y re-envian los mensajes que les lleguen). Los módulos móviles (jefes de equipo, sanitario, coordinador) que se van a mover a lo largo de la red les daremos la configuración de Client_mute (solo reciben y envían los mensajes que les sean destinados a ellos). Al módulo que hará de repetidor en el exterior de la cueva y en un punto dominante del terreno le daremos la configuración de Router, este nodo tendrá preferencia en la recepción y envío de los mensajes que capte) y dará cobertura a las radios que estén a su alcance.
Si tenemos vehículos lanzadera y les queremos dotar de nodos, les podemos dar la configuración de Tracker y a partir de una radio LoRa con chip GPS podemos saber en todo momento su posición dentro de la cobertura del sistema.
Configuración básica:
Con todos estos pasos ya tenemos configurada una radio/nodo. Ahora vamos a empaquetarla para que esté protegida de los elementos.
Nosotros estamos utilizando unas cajas estancas (IP 65) para electricidad de 90X90X42 mm. Con tapa a presión de fácil montaje y alta resistencia al impacto.
En la tapa ponemos una pegatina nuestra, bandas reflectantes y rotulamos el nombre corto del módulo en la tapa y en la batería.
La protección interior está formada por espuma antigolpes de 1 cm. En su base y de 2,5 cm. Bajo la tapa. La conexión a la antena la sacamos a través de uno de sus tapones de goma, de forma que no pierda estanqueidad dentro de lo posible.
Además le cambiamos la antena que trae por otra de mayor alcance. Hemos optado por una antena DIYmalls 868 MHz Antena LoRa 5 dBi de 195 mm.
Estas antenas salen a un precio de 3 € que junto al precio de la caja de 1,5 € ponen el precio del nodo en 36,5 €
Para tener una red lo mas amplia posible tenemos que seguir estos pasos para todos los nodos que queremos desplegar. Sólo tenemos que asignar un teléfono móvil a aquel nodo que esté destinado a un usuario final. El resto con el rol Client ya puede ser ubicado dentro de la cavidad para servir de puente.
Otras configuraciones:
La estructura de nuestra red está constituida por varias configuraciones y modelos de radios LoRa.
Puesto de Mando Avanzado (PMA)
En el puesto de mando tendremos un ordenador portátil conectado a la red eléctrica y conexión a INTERNET. Bien sea a través de una wi-fi local o compartiendo la conexión con un teléfono móvil.
A este ordenador se le asigna una radio conectada al ordenador a través del puerto USB-C.
Para ganar alcance desde este punto (en la configuración avanzada veremos como se puede evitar esto a través de la red Mosquito) le asignamos una antena LoRa 868 MHz de 5 dBi y cable para sacar la señal de edificio en el que se encuentre el PMA. Coste 14 €
Entre esta antena y el módulo LoRa conectamos un amplificador de señal Nihcora 868 MHz alimentado a través de puerto USB-C. Coste amplificador 21,5 € + conexión de alimentación USB-C de 7 € (es preciso cortar uno de los terminales y soldar los cables para dar salida a la conexión fuera de la caja de protección.
Así mismo es necesario adquirir un adaptador macho/hembra para la conexión de la antena 1,7 €. La placa viene con dos conexiones macho, cuando una debería ser hembra.
Repetidor:
Si queremos llevar la señal desde el interior de la cavidad, a la boca de cueva y desde ésta al Puesto de Mando Avanzado es muy probable que al menos necesitemos un repetidor de enlace PMA-boca de cueva. Este repetidor físicamente será como los nodos del interior de la cueva, pero su configuración será con el rol de Router. Esta configuración en mallas urbanas puede entrar en conflicto con otros routers, pero en el medio rural y montañoso en el que nos desenvolvemos, de momento no va a ser un problema.
Boca de cueva:
Si en boca de cueva tenemos conexión a internet y un buen sitio para colocar una carpa podemos duplicar la configuración de PMA. Aquí podemos poner un nodo normal, sin amplificador de señal ni antena extendible, o bien conexión a la red Mosquito evitando los nodos exteriores. Necesitaremos un generador eléctrico o punto de alimentación para el ordenador portátil (y alumbrado y calefacción en su caso) Unas mesas y unas sillas serán de agradecer.
Red interior:
Para el tendido de la red interior solo precisaremos nodos que hagan las veces de puente. Estos no necesitan estar asignados a un teléfono móvil
Radio de Jefe de equipo/equipo sanitario:
En este caso, si el jefe de equipo quiere usar su propio teléfono móvil (tiene que tener instalada la APP Meshtastic), simplemente se le asignará una radio. Será recomendable que transporte la radio y el teléfono en un bidón estanco para preservarlo de golpes y humedad.
En este caso el módulo mas sencillo se consigue con una impresora 3D a través de la cual fabricamos una carcasa. Para esta configuración hemos utilizado una batería mas pequeña. Coste 45 € (módulo + carcasa)
Maletín de comunicaciones:
Hemos configurado a través de una caja Peli M50 un equipo compacto compuesto por un teléfono móvil de segunda mano y sin tarjeta SIMM, una batería de respaldo y un módulo Heltec V3. Colocando la batería de respaldo en el fondo de la caja y sujeta a ésta por una tira de velcro autoadhesiva tenemos la base de la radio. Sobre esta batería sujetamos también con velcro la batería y la placa. Alrededor de la batería ponemos una espuma antigolpes de 2,5 cm. Sobre todo el conjunto colocamos otra espuma de 1 cm.
En la tapa de la caja y con el uso de velcro autoadhesivo colocamos el teléfono móvil.
Para conseguir la alimentación eléctrica desde la batería de respaldo hasta el teléfono o la placa usamos un cable USB-C de 30 cm. Y una conexión a 90º para USB-C
Coste de esta configuración:
.- Caja Peli M50: 68 €
.- Teléfono de segunda mano: 90 €
.- Nodo Heltec V-3: 32 €
.- Batería de respaldo: 12 €
.- Antena: 3 €
.- Cable conexión: 3,5 €
.- Conexión a 90º USB-C: 3 €
.- Parte proporcional de cinta de velcro y espuma antigolpes
TOTAL CONFIGURACIÓN: 225 €
En el mercado existen gran número de productos LoRa, uno que nos ha gustado es la radio LYLIGO T-deck que trae integrada la pantalla, el teclado y la placa. Su debilidad es su nula protección ante humedad y golpes.
Sin embargo, tal y como veremos en el capítulo siguiente de tendido de red, al traer un escaner de señal nos va a venir muy bien a la hora de establecer la ubicación de los nodos dentro de la cueva. Esto se puede hacer con los nodos que hemos visto anteriormente, pero usando esta radio, el proceso es mas fácil, cómodo y rápido. Precio 106 €.
