LoRa prehod z radioamatersko licenco: most med radiem in IP omrežji

LoRa naprave nosijo sporočila čez kilometre, nekje pa mora ta radijski promet preiti v IP omrežje: na internet, v HAMNET ali na zemljevid. To opravi prehod. Kdor ima radioamatersko licenco, sme več kot uporabnik ISM pasu, čeprav ne povsem toliko, kot pogosto piše.

Prispevek pokaže vrste prehodov, kaj licenca pravno zares prinese, katera strojna in programska oprema sta danes v rabi ter zakaj o uspehu odloča lokacija. Za širši pregled mesh omrežij je tu primerjava MeshCom in Meshtastic.

Kaj loči prehod od vozlišča

LoRa prehod povezuje radijski vmesnik in IP omrežje. Sprejema LoRa pakete in jih posreduje prek etherneta, WiFi-ja, HAMNET-a ali mobilnega omrežja, in obratno. Navadno vozlišče govori le znotraj mreže, brez poti navzven. Prehod je torej tisti, ki lokalne radijske otoke poveže v večje omrežje.

V radioamaterskem okolju so pomembne štiri izvedbe:

• MeshCom prehod: most med mrežo MeshCom in HAMNET-om ali internetom, projekt iz avstrijske skupnosti
• Meshtastic MQTT prehod: mrežo Meshtastic poveže z internetom prek MQTT
• LoRa APRS iGate: sprejema APRS pakete in jih dovaja v APRS-IS
• LoRaWAN prehod: klasična osemkanalna IoT škatla, ki govori s strežnikom, kot je ChirpStack ali The Things Network. Sodi v ISM pas, razlog sledi spodaj

Pravni okvir, pošteno preračunan

LoRo je v Evropi mogoče uporabljati na dva načina in razlike so velike. Le da niso v vsakem pogledu tako velike, kot namigujejo mnogi vodiči.

ISM brez licence

• 868 MHz: 25 mW ERP z enoodstotnim obratovalnim ciklom med 868,0 in 868,6 MHz, kjer leži večina kanalov LoRa, torej 36 sekund oddajanja na uro. Drugi podpasovi imajo svoje vrednosti, na primer 869,4 do 869,65 MHz dopušča deset odstotkov
• 433 MHz: 10 mW ERP in desetodstotni obratovalni cikel po priporočilu ERC 70-03 za naprave kratkega dosega
• Šifriranje: dovoljeno in običajno
• Licenca: ni potrebna, prav tako pa ni zaščite pred motnjami

70 cm z radioamatersko licenco

• Moč v Avstriji: 200 vatov za dovoljenje razreda 1 na 430 do 439,1 MHz. Kilovat obstaja le pri močnostni stopnji B ali C in izključno za EME in meteorski razsip z jagijem najmanj 15 dBd dobitka. Podrobnosti v prispevku o uredbi o uporabi frekvenc
• Obratovalni cikel: brez omejitve, trajno delovanje je dovoljeno
• Antene: proste, dobitek in višina nista predmet dovoljenja, ker ni omejena izsevana moč kot v ISM pasu
• Šifriranje: ni dovoljeno, vse oddaje morajo biti berljive
• Klicni znak: obvezen, vsaka postaja se identificira

In zdaj preizkus resničnosti, ki ga redko preberemo. Teh 200 vatov je praktično brez pomena. Modul SX1262, čip v vsaki plošči Heltec ali LILYGO, odda največ približno 22 dBm, torej okoli 160 milivatov. Tudi moduli z vgrajeno končno stopnjo dosežejo en vat. Oddajanje LoRe z 200 vati bi zahtevalo linearni ojačevalnik za signal s konstantno ovojnico, in tega ne počne nihče. Pravi dobiček licence je drugje: brez obratovalnega cikla, brez meje 10 mW, prosta izbira antene.

Druga zmota zadeva motnje. Območje od 433,05 do 434,79 MHz je ISM pas in leži v celoti znotraj radioamaterskega pasu 70 cm. Prav tam deluje MeshCom na 433,175 MHz in LoRa APRS na 433,775 MHz. Te frekvence si delimo z brezžičnimi termometri, vremenskimi postajami, pogoni garažnih vrat in slušalkami. Licenca tam prinaša več pravic, ne pa čistejšega spektra. Zares zaščiten radioamaterski spekter bi pomenil umik nad 434,79 MHz ali pod 433,05 MHz, česar ne predvideva niti razpoložljiva strojna oprema niti obstoječa omrežja.

LoRaWAN ne sodi pod licenco

Tu je potrebna jasna beseda, ker po spletu kroži nasprotno. LoRaWAN šifrira po zasnovi. Vsak paket nosi šifriranje koristnega tovora z AES-128 in ključem AppSKey ter zaščito celovitosti s ključem NwkSKey. Tega ni mogoče izklopiti, del specifikacije je. Šifrirane oddaje v radioamaterski službi niso dovoljene.

Iz tega sledi: LoRaWAN, The Things Network in ChirpStack so tehnologija ISM pasu. Uporabljamo jih na 868 MHz s 25 mW in enim odstotkom obratovalnega cikla, povsem brez licence. Kdor želi lastne senzorje v radioamaterskem pasu, ne uporabi LoRaWAN, ampak surovo LoRo z odprtim protokolom: MeshCom, Meshtastic v licenčnem načinu ali lastno majhno strukturo paketov.

MeshCom: avstrijsko omrežje

MeshCom je omrežje z najmočnejšo radioamatersko navezavo v nemško govorečem prostoru, nosita ga okolje ÖVSV in Institute of Citizen Science. Ključni podatki:

• Frekvenci: 433,175 MHz za sporočila, 433,775 MHz za poročila o položaju
• Strojna programska oprema: samostojen razvoj, vzdrževan na GitHubu pod icssw-org, danes serija 4.x, zadnja izdaja v4.35s s 3. septembra 2026
• Šifriranje: nobenega, PSK je namenoma nastavljen na NONE, kar zahtevajo radioamaterski predpisi
• Strojna oprema: LILYGO T-Beam, LILYGO TTGO LoRa, Heltec LoRa 32, RAK WisBlock 4631, torej ESP32 ali nRF52 s čipom LoRa
• Povezava prehoda: prehod govori protokol APRS s strežnikom MeshCom, prek HAMNET-a ali interneta
• Pregled: katera vozlišča in prehodi trenutno delujejo, kaže nadzorna plošča na meshcom.oevsv.at

Za postavitev potrebujemo podprto ploščo, MeshCom firmware, klicni znak in lokacijo z dostopom do WiFi-ja ali HAMNET-a. Nastavitve tečejo prek vgrajenega spletnega vmesnika.

Meshtastic v licenčnem načinu

Meshtastic je večji mednarodni ekosistem in je tovarniško nastavljen za ISM. Za radioamatersko rabo pa ima poseben stikalo, ki ga je treba poznati.

Najpomembnejše za delo pod licenco:

• Nastavi regijo EU_433. Po tovarniški ponastavitvi se naprava v tej regiji postavi na režo 4 pri 433,875 MHz
• Poznaj tovarniške omejitve. Za EU_433 firmware sam omeji moč na 10 dBm in vsili desetodstotni obratovalni cikel, računan vsako minuto na drseči uri. To so omejitve ISM v programski opremi, ne radioamaterski predpisi
• Vklopi način HAM. Dokumentacija je jasna: kdor dela pod licenco, vklopi način HAM in izklopi šifriranje. Z nastavljenim is_licensed firmware odpravi svoje močnostne omejitve
• Klicni znak vpiši kot long name. S tem je identifikacija urejena
• PSK preveri sam. Ne zanašaj se, da ključ izgine samodejno: odpri nastavitve kanala in ga po potrebi izbriši

Prehod iz tega nastane tako, da na plošči z WiFi-jem vklopimo modul MQTT, vpišemo posrednika in na kanalu dovolimo uplink ter downlink. Neobvezno se naprava z "map reporting" prijavi na svetovni zemljevid.

LoRa APRS iGate

iGate sprejema pakete LoRa APRS na 433,775 MHz in jih posreduje v APRS-IS, tako da se postaje pojavijo na straneh, kot je aprs.fi, brez klasičnega TNC in brez 1200-baudnega packeta. Razširjen firmware je delo CA2RXU in teče na ploščah LILYGO T-Beam ali Heltec: zapiše se s spletnim flasherjem v brskalniku, nastavi pa prek vgrajene spletne strani s klicnim znakom, WiFi-jem in dostopom do APRS-IS.

S spodobno strešno anteno tak iGate sliši pakete iz 30 do 50 kilometrov, z vrha bistveno dlje. Tudi tu velja: delo na 433,775 MHz je radioamaterska služba in zahteva licenco.

Kaj pa MeshCore?

MeshCore je tretji veliki mesh ekosistem in v Avstriji trenutno najhitreje rastoč, nosi ga med drugim koroška pobuda CarinthiaMesh. Tehnično pakete usmerja drugače kot Meshtastic: posreduje jih le stalni repetitor, ročne naprave zgolj oddajajo in sprejemajo. Tako nastane opazno manj ozadnega prometa, potrebni pa so ljudje, ki repetitorje postavijo na dobre lokacije. Kako hitro gre to lahko, kaže poročilo o 32 lokacijah v dveh tednih.

Za ta prispevek je odločilna druga podrobnost: MeshCore deluje v pasu ISM na 868 MHz in uporablja šifriranje. Ključi kanalov se izpeljejo iz imena kanala, neposredna sporočila tečejo šifrirano od konca do konca. Tako kot LoRaWAN torej ni tehnologija za radioamaterski pas, ampak delo brez licence s 25 mW in obratovalnim ciklom. To ni pomanjkljivost, ampak drug cilj: MeshCore hoče delovati brez izpita in brez klicnega znaka.

V praksi je delitev jasna. Kdor želi prehod s prednostmi licence, pristane pri MeshCom ali Meshtastic v načinu HAM na 70 cm. Kdor želi omrežje za vse, tudi za sosede brez licence, postavi repetitor MeshCore na 868 MHz. Ista plošča zmore oboje, odloči se ob zapisu firmware, in marsikateri radioamater preprosto uporablja dve napravi. Katera vozlišča so v okolici dejavna, za Meshtastic kaže naš Meshmap.

Strojna oprema: majhna, srednja, velika

Enokanalne plošče povsem zadoščajo za MeshCom, Meshtastic in LoRa APRS, saj ta omrežja uporabljajo eno samo frekvenco:

• Heltec LoRa 32 V3: kompaktna, z OLED, klasika za stacionarni prehod z zunanjo anteno
• LILYGO T-Beam: ESP32 z GPS in ležiščem 18650, priročna, če naj naprava sporoča tudi položaj
• RAK WisBlock 4631: platforma nRF52 z zelo nizkim mirovnim tokom, prva izbira za sončno napajanje. V paru z ethernetnim modulom RAK13800 je tudi najpogostejša pot do prehoda na kablu namesto na WiFi-ju

Osemkanalni prehodi, kot sta RAK WisGate ali Dragino LPS8, so strojna oprema LoRaWAN za ISM pas. Radioamaterska omrežja jih ne potrebujejo.

Lokacija premaga vse

LoRa na 433 MHz se vede skoraj kot zveza na vidno razdaljo. Stavbe, griči in moker gozd močno slabijo, in tega ne popravi nobena programska nastavitev. Odločilen parameter je zato višina antene, vse drugo je daleč zadaj.

O Fresnelovem območju kroži pravilo, ki ga pogosto napačno navajajo. Polmer prvega Fresnelovega območja na sredini trase je

r ≈ 8,66 · √(D / f), pri čemer je D v kilometrih in f v gigahercih.

Na 433 MHz to pomeni približno 13 metrov pri 1 kilometru, okoli 29 metrov pri 5 kilometrih in približno 42 metrov pri 10 kilometrih. Kdor navaja 13 metrov za deset kilometrov dolgo traso, načrtuje trikrat preveč optimistično. V praksi zadošča, da ostane prostih okoli 60 odstotkov tega območja, a pas dreves neposredno v vidni črti vseeno stane opazen del signala.

Za načrtovanje zadoščajo brezplačna orodja: HeyWhatsThat pokaže, kateri obzorji so vidni z izbrane točke, zemljevida MeshCom in Meshtastic pa razkrijeta, katera vozlišča so v okolici sploh dejavna.

Antena, kabel, ohišje

Kratka antena na plošči za stalni prehod ni primerna. Zunanja antena je najučinkovitejša naložba:

• Kolinearna krožna antena s 5 do 8 dBi: standard za prehode, običajno dolga 0,5 do 1 metra
• Doma izdelana ground plane: četrtvalovni sevalnik približno 16,5 centimetra za 433 MHz in štirje radiali, strošek materiala skoraj nič
• Jagi: za stalne točkovne zveze med dvema lokacijama, z uporabnim dobitkom in jasno smerjo

Za kabel veljajo običajna pravila UHF: naj bo kratek, na 433 MHz pa RG-58 le za nekaj metrov. Za daljše poti sodijo na drog Aircell 7, Ecoflex 10 ali LMR-400, glej našo primerjavo kablov. Dva metra tankega kabla pojesta več, kot večina pričakuje, sprejem pa trpi enako kot oddajna moč.

Napajanje

• PoE: najelegantnejša rešitev na strehi, en kabel za tok in omrežje. Male plošče vhoda PoE nimajo, zadošča pa razdelilnik na USB za nekaj evrov. Kdor želi ethernet neposredno na vozlišču, združi RAK4631 in RAK13800
• Napajalnik: v zaprtem prostoru povsem dovolj, prehod z ESP32 porabi manj kot vat
• Sonce: za odmaknjene lokacije. Plošča nRF52, kot je RAK4631, z majhnim panelom in celico LiFePO4 deluje samostojno tudi čez zimo, prehod z Raspberry Pi pri treh do petih vatih pa zahteva bistveno večji panel in več baterije

Za vrhove je preizkušena pot kombinacija panela, polnilnega regulatorja in LiFePO4, ker te celice bolje prenašajo mraz kot litij-ionske.

Kaj deluje v Avstriji

• MeshCom: prehodi na vrhovih in pri klubskih postajah, najgosteje v Zgornji Avstriji, na Štajerskem in Tirolskem. Trenutno stanje je vidno na nadzorni plošči
• LoRa APRS: številni iGate-i na 433,775 MHz, vidni na aprs.fi
• HAMNET kot hrbtenica: mnoge lokacije visijo na HAMNET-u namesto na komercialnem internetu in ostanejo dosegljive tudi ob izpadih ponudnikov
• TTN: v ISM pasu, predvsem na Dunaju in v Spodnji Avstriji, za IoT senzoriko brez licence
• AREDN: ponekod kombiniran, LoRa za ozkopasovna sporočila, AREDN za širokopasovno IP povezavo

Kdor želi svoj promet videti in ne le brati: z WebSDR je LoRa pakete mogoče spremljati v slapu in jih celo dekodirati, kot opisuje prispevek o LoRa mreži v OpenWebRX+.

Praksa, ki se je obnesla

• Antena pred močjo. Trije metri višine več prinesejo več kot katera koli nastavitev v firmware
• Spoštuj čas v etru. V radioamaterstvu ni obratovalnega cikla, mreža sama pa ima zelo konkretno mejo zmogljivosti. Kratki intervali telemetrije in radodarne omejitve skokov zadušijo omrežje, ki z razumnimi vrednostmi teče brez težav
• Načrtuj strelovodno zaščito. Strešna antena pomeni ozemljitev in prenapetostno zaščito v koaksialnem vodu, ne izbirni dodatek
• Gradi za vreme. Ohišje IP65, kabelske uvodnice, kapljična zanka. Voda najde vsako odprtino
• Predvidi oddaljeno vzdrževanje. Nihče ne pleza na streho zaradi posodobitve firmware, zato poskrbi za doseg WiFi-ja ali posodobitve OTA
• Preveri klicni znak in odprto besedilo. Pred trajnim delovanjem enkrat preveri, ali je šifriranje res izklopljeno in ali se klicni znak oddaja

Videoposnetki o temi

Play

Play

Play

Prvi lastni prehod

1. Izberi strojno opremo: Heltec LoRa 32 V3 za preprost začetek, RAK4631 za sončno napajanje, zraven RAK13800, če naj bo ethernet namesto WiFi-ja
2. Priskrbi anteno: krožna antena za 433 MHz s 5 dBi, ustrezen kabel in prenapetostna zaščita
3. Zapiši firmware: MeshCom, Meshtastic ali LoRa APRS iGate glede na ciljno omrežje, vse prek spletnega flasherja v brskalniku
4. Nastavi: klicni znak, regija EU_433 ali frekvenca MeshCom, šifriranje izklopljeno, način prehoda vklopljen
5. Montiraj: čim višje, s prostim pogledom v smeri, od koder pričakuješ promet
6. Preveri: na nadzorni plošči ali na aprs.fi kontroliraj, ali se prehod pojavi in posreduje pakete

Za okoli 60 evrov stoji na strehi delujoč prehod, vsak dodatni prehod pa izboljša pokritost za vse v okolici. V tem je pravi čar: ne gradiš le zase, ampak omrežje, ki nastane samo skupaj.

73 – vaše uredništvo oeradio.at

---

Obvestilo o preglednosti

Ta članek je bil raziskan in napisan s pomočjo umetne inteligence (Claude, Anthropic). Uredništvo je vse vsebine pregledalo in uredilo. Podatki o moči izhajajo iz avstrijske uredbe o uporabi frekvenc, omrežni podatki iz wikija ÖVSV in projekta MeshCom. Pripombe in popravki so dobrodošli na [email protected].

Pogosta vprašanja

Kaj radioamaterska licenca pri LoRi dejansko prinese?

Troje: nobene omejitve obratovalnega cikla, nobene meje 10 mW in prosto izbiro antene. Dovoljenih 200 vatov na 70 cm je teoretičnih, ker običajni LoRa moduli končajo pri približno 160 milivatih. Pravi dobiček so antena, višina in trajno delovanje.

Je 433 MHz v radioamaterskem pasu res manj moten kot 868 MHz?

Ne, to je pogosta zmota. Območje od 433,05 do 434,79 MHz je ISM pas in leži znotraj radioamaterskih 70 cm. Prav tam delujeta MeshCom in LoRa APRS, skupaj z brezžičnimi termometri, vremenskimi postajami in pogoni garažnih vrat. Več moči da, manj motilcev ne.

Ali smem LoRaWAN s ChirpStackom uporabljati v radioamaterskem pasu?

Ne. LoRaWAN obvezno šifrira z AES-128, šifrirane oddaje pa v radioamaterski službi niso dovoljene. LoRaWAN, TTN in ChirpStack sodijo v ISM pas.

Kakšna je razlika med vozliščem in prehodom?

Vozlišče komunicira samo radijsko znotraj mreže. Prehod je vozlišče z dodatno IP povezavo: lokalni radijski otok poveže s HAMNET-om ali internetom in tako spoji oddaljene otoke.

Katere frekvence uporabljajo omrežja v Avstriji?

MeshCom deluje na 433,175 MHz, poročila o položaju pa na 433,775 MHz. Iste 433,775 MHz uporablja LoRa APRS. Po tovarniški ponastavitvi se Meshtastic v regiji EU_433 postavi na režo 4 pri 433,875 MHz.

Kaj pa MeshCore, ali gre pod licenco na 70 cm?

Ne. MeshCore je omrežje na 868 MHz in uporablja šifriranje: ključi kanalov iz imena kanala, neposredna sporočila od konca do konca. To je delo brez licence v pasu ISM. Za radioamaterstvo s klicnim znakom ostaneta MeshCom ali Meshtastic v načinu HAM.

Kako visoko mora biti antena?

Čim višje, saj LoRa na 70 cm potrebuje praktično optično vidnost. Streha na desetih metrih pokrije v ravnini približno 5 do 15 kilometrov, gorska lokacija 30 do 80 kilometrov in več.