WARS Birdhouse
V1 - Working prototype
Suchen Sie nach einer anderen Art zu twittern? In diesem Projekt werden Lora-Radios mit kostengünstigem/niedrigem Bandbreiten verwendet, um einfache Netznetzwerke zu erstellen, die Textnachrichten in der Stadt übergeben können. Netzwerke dieser Art könnten für Notfallkommunikation oder andere Anwendungen nützlich sein, die die vollautonome (kohlenstoffneutrale) Natur der Birdhouse Repeater-Stationen nutzen können. Dieses Projekt wird von Mitgliedern der Wellesley Amateur Radio Society, W1TKZ, durchgeführt. Das Design wird für Amateur (nichtkommerzielle) Zwecke im Geiste des Experimentierens und des Wissensaustauschs in der HAM-Community zur Verfügung gestellt. Zumindest schaffen wir Häuser für einige glückliche Vögel in unserer Gegend.
Bitte wenden Sie sich an Bruce Mackinnon (KC1FSZ), wenn Sie technische Fragen haben. Ich interessiere mich für häusliche Radioprojekte, von denen viele auf meiner QRZ-Seite zu finden sind.
Das Projekt Wiki befindet sich hier.
Wird dieser Vogel fliegen? Lass uns herausfinden!
Knoten im Netzwerk sind autonome, solarbetriebene Vogelhäuser, die jeweils ein +20 dBm/100 MW-Radio (Semtech SX1276) enthalten. Diese Vogelhäuser laufen 24x7 unter der Annahme angemessener Wetterbedingungen. Mit USB-verbundene Desktop-Knoten werden über eine serielle Verbindung von einem Computer von einem Computer über den Netzwerk zugreifen. Ein Internet -Gateway -Knoten befindet sich ebenfalls in der Entwicklung.
Lora -Bereichexperimente wurden weit verbreitet. Ihre Kilometerleistung variiert je nach Terrain, Station Hight usw. erheblich. Die Prüfung zeigt, dass 1 km Link -Bereiche in vorstädtischen Gebieten angemessen sind.
Die Vogelhausverpackung wurde ausgewählt, um sich leichter in die Umgebung einzubinden. Wir möchten, dass dieses Projekt umweltfreundlich ist.
Solar-Design mit geringer Leistung ermöglicht es den Vogelhäuschen zu 100% autonom. Dies erleichtert es relativ einfach, eine Repeater -Station an jedem Ort zu installieren, der eine gute Sonneneinstrahlung und eine gute Sichtbarkeit auf andere Stationen aufweist.
Das Desktop -Stationsmodell wird von der USB -Verbindung angetrieben und verfügt nicht über die Batterie-/Solarkomponenten, ist jedoch identisch mit den Vogelhaus -Repeatern aus RF/Firmware -Sicht.
Das Vogelhaus wird derzeit von einem ESP32 -Mikrocontroller betrieben, obwohl diese Entscheidung berücksichtigt wird. Ein leistungsstärkerer STM32-Prototyp wird bearbeitet.
Rohstoffkomponenten werden verwendet, um die Vogelhauskosten auf ein Minimum zu halten. Unser Ziel ist es, den Knotenkosten unter 50 USD zu halten.
Die Software unterstützt ein einfaches Message -Routing -Protokoll, mit dem Pakete zwischen den Häusern "hüpfen" können, um ihr endgültiges Ziel zu erreichen. Andere Steuerpakete werden verwendet, um technische Daten zu extrahieren und die Meldungsrouting zu steuern.
Die 33-cm-Schinkenbande (902-928 MHz) wird verwendet, da dies eine experimentelle Technologie ist und derzeit nicht FCC-Teil 15 zertifiziert ist . Alle Knoten müssen von FCC -lizenzierten Amateur-/Ham -Funkbetreibern gemäß Teil 97 -Regeln installiert/betrieben werden.
In Wellesley, MA, wurde ein Proof-of-Concept-Netzwerk von 5 Stationen errichtet. Nachrichten wurden erfolgreich über das gesamte Netz hin und her geleitet, einschließlich Hopfen zwischen Vogelhäusern, die durch ungefähr 1 Kilometer getrennt waren. Antennenhöhe ist wie immer wichtig. Die Häuser wurden schlechten Wetterbedingungen in Neuengland ausgesetzt, darunter Schnee, Eis, verlängerte Zeiträume wolkiger Wetters und Temperaturen von Unter Null. Es ist eine offene Frage, wie sich das System ausführen wird, wenn unsere Bäume wieder Blätter auf sich haben!
Ein 15 Knoten -Beta -Netzwerk befindet sich derzeit in der Planungsphase. Dies beinhaltet Upgrades der Hardware und Firmware.
Wenn Sie an Hochgeschwindigkeitsnetznetzwerken interessiert sind, die mit kommerzieller Hardware erstellt wurden, ist dieses Projekt möglicherweise nicht Ihr Ding. Bitte schauen Sie sich stattdessen Aredn (https://www.arednmesh.org) an. Das AREDN -Team leistet großartige Arbeit.
Benutzer greifen über Desktop -Stationen auf das Netzwerk zu, die mit einem seriellen USB -Port ausgestattet sind. Die Desktop -Station läuft genau die gleiche Firmware wie der Vogelhaus Repeater. Ein serielles Befehlsprotokoll wird verwendet, um Nachrichten im Netzwerk zu senden und zu empfangen. Die Desktop-Stationen verfügen über alle erforderlichen HF-Komponenten und sind vollwertige Knoten im Netzwerk (mit eigenen Adressen). Desktop -Knoten verwenden die Solar-/Batterie -Installation nicht, da sie vom USB -Anschluss ausgeschaltet werden können.
Derzeit interagieren Benutzer mit dem Netzwerk mit einem herkömmlichen seriellen Terminal, das auf einem PC ausgeführt wird (dh Putty oder ähnliches). Es ist keine spezielle Software erforderlich. Eine Python -Desktop -Benutzeroberfläche ist geplant, um die Ergonomie zu verbessern. Die seriellen Befehle werden in einem späteren Abschnitt beschrieben.
Die Erwartung ist, dass Benutzer eine Vogelhausstation an einem vorteilhaften Ort auf ihrem Grundstück installieren, um sich dem Netzwerk anzuschließen und den Bereich der Netzwerkabdeckung zu erhöhen. Dies bedeutet, dass die erforderliche Sichtlinie für die Desktop-Station viel weniger wichtig ist-es ist ein "kurzer Hop" auf das Netzwerk.
Die andere Option besteht darin, die Desktop-Station mit einer längeren Fütterungslinie mit einer Qualitätsantenne zu verbinden und die Notwendigkeit von zwei Stationen zu vermeiden. Jede Konfiguration ist in Ordnung.
Die Verpackung für die Desktop -Station wurde noch nicht abgeschlossen. Im Moment sind die Teile auf einem Holzblock montiert, wie unten abgebildet. Eine resonante vertikale Antenne und ein USB -Kabel sind im Paket enthalten.
Hardware/Firmware wird im Rahmen eines Clubprojekts weiterhin verfeinert. Alle Firmware, KICAD -Dateien und Holzbearbeitungsabmessungen sind auf dieser Website für alle verfügbar, die ein Vogelhaus für sich bauen möchten.
Nachdem unsere nächste Hardware -Iteration (V2) getestet wurde, werden wir die Komponenten in Kit -Form erstellen.
Wenn Sie in einer strategischen Lage auf hoher Höhe leben und eine voll zusammengestellte, getestete Station wünschen, werden wir gerne eine kostenlose Bereitstellung anbieten. :-)
Bitte wenden Sie sich an den Netzwerkadministrator, um eine Knotenadresse im Netzwerk zugewiesen zu werden.
Ja. Das von uns verwendete Funkmodul ist nicht Teil 15 zertifiziert, daher muss es unter Verwendung von Teil 97 (Amateur-) Regeln ausgeführt werden. Derzeit recherchieren wir zu einer Nicht-Ham-ISM-Version 15-Version des Netzwerks, um nicht lizenzierte Benutzer zu vereinfachen, sich dem Spaß anzuschließen. Wenn jemand in diesem Bereich über Fachwissen verfügt, fügen Sie bitte einen Kommentar zur Diskussion dieses Themas in GitHub hinzu.
Gemäß FCC -Regeln werden Teil 15 und Teil 97 Networks nicht miteinander sprechen.
Das Netzwerk läuft mit dem Amateurband von 33 cm (902-928 MHz). Wir laufen mit 906,5 MHz, was im digitalen Teil des ARRL -Bandplans für 33 cm liegt. Laut dem New England Spectrum Management Council (NESMC, https://www.nesmc.org/) 902 MHz -Bandplan befindet sich diese Frequenz im Abschnitt "gemischter Gebrauch" der Bande. Unsere Häufigkeit wurde in der NESMC -Datenbank registriert, um eine ordnungsgemäße Koordination mit anderen Verwendungen dieses Bandes sicherzustellen.
Die LORA -Nachrichtennutzlast wird hier gemäß den FCC -Vorschriften dokumentiert. Überall im Design wird keine Verschlüsselung verwendet. Die hier enthaltenen Informationen sind alles, was ein Hörer benötigt, um die Nachrichten zu interpretieren.
Das standardmäßige Lora Physical Packet Format wird verwendet. Angaben zu LORA -Parametern:
Hier finden Sie eine Zusammenfassung des Physical Layer -Paketformates aus der Semtech -Dokumentation:
Eine viel detailliertere Erklärung der Lora -Codierung finden Sie hier.
Die obige Nutzlast enthält einen 36-Byte-Header, gefolgt von einem Paketformat mit variabler Länge. Einzelheiten:
Jede Station wird eine 16-Bit-Adresse zugewiesen. Einige Adressen haben besondere Bedeutung:
Pakettypen werden wie folgt interpretiert:
Die meisten Pakettypen werden in jedem Hop bestätigt. Packetyp 1 wird zu diesem Zweck verwendet. Beachten Sie, dass dies nicht bedeutet, dass die Bestätigung den ursprünglichen Absender erreicht. Dies bedeutet nur, dass jede Station ein ACK erhält, um anzuzeigen, dass ein Paket an die nächste Station im Routenpfad übergeben wurde.
Bestätigungspakete (Typ 1) und Stations -ID -Pakete (Typ 2) werden nicht bestätigt.
Stationen führen einen Zähler für jeden Knoten bei, der ein Paket erhält. Doppelte Pakete werden basierend auf dem Paket -ID -Zähler verworfen. Ein Fenster wird verwendet, um Verwirrung zu vermeiden, wenn sich der Zähler umsetzt.
Dieses Paket gibt technische Daten zurück, mit denen der Zustand einer Station überwacht wird. Format ist ein folgt:
2 Byte- und 4-Byte-Ganzzahlen sind im Little-Endian-Format.
Der Birdhouse Repeater -Prototyp (externe Ansicht):
Der Birdhouse Repeater -Prototyp (interne Elektronikansicht):
Ein turmmontiertes Vogelhaus Repeater-Prototyp am QTH von KC1FSZ:
Es wurde eine benutzerdefinierte PCB (V2) entwickelt, um die Integration zu verbessern und den Kit -Bauherren ohne SMD -Lötfähigkeit einfacher zu machen. Dieses Board bietet auch einen SMA -Anschluss, um Antennenversuche zu erleichtern.
Repeater -Knoten werden in einem standardisierten Vogelhausgehäuse verpackt, das für die einfache Montage ausgelegt war.
Sechs Holzstücke sind erforderlich. Komponenten werden mit Holzschrauben befestigt. Das Vogelhaus ist für kleine Vogelarten voll funktionsfähig.
Das Dach ist nach der empfohlenen optimalen Konfiguration für die Sonnenerzeugung bei 42 Grad Nordbreite, wo das anfängliche Netzwerk bereitgestellt wurde, in einem Winkel von 32 Grad abgeschrägt. Das Design muss möglicherweise für andere Standorte angepasst werden.
Die Holzteile für den Birdhouse Repeater -Prototyp:
Ein von einem Baum montierter Repeater-Prototyp, der in einem Baum in einem Kleeblatt auf-/außerhalb der Rampe installiert ist:
Eine Repeater -Station auf der Spitze von North Hill in Needham, MA.
Holzschnittliste:
Bitte machen Sie Vorsicht bei der Arbeit mit Elektrowerkzeugen!
Die LORA-Software ist komplett homebrew-es werden keine Treiber aus der Hand verwendet. Dies bedeutet viel mehr Arbeit und viel mehr Lernen.
Alle Knoten unterstützen eine serielle Schnittstelle für die Interaktion mit dem Netzwerk. Dies ist jedoch nur für Desktopknoten verbunden.
Der serielle Befehlsprozessor wird mit diesem sehr guten Projekt von Phil Jensen implementiert.
Derzeit wird ein statischer Routing -Mechanismus verwendet. Die Routing -Tabelle für jeden Knoten kann remote geändert werden. Dynamisches Routing wird in einer zukünftigen Phase entwickelt.
Informationen zu Entwicklung, IDE -Setup usw. finden Sie im Projekt Wiki.
(Folgen)
Spalte 1
Zeile 0 - GND -Zeile 1 - Versorgung GND Zeile 2 - IO33 (Batteriespannungssinn) Zeile 3 - IO34 (Panelspannungssinn) Zeile 4 - Versorgung +VCC Zeile 5 - Pannel Zeile 6 - Pannel Zeile 7 - +3,3V
Spalte 2
Zeile 0 Zeile 1 Zeile 2 - IO19 (SPI MISO) Zeile 3 - IO23 (SPI Mosi) Zeile 4 - IO18 (SPI SCK) Zeile 5 - IO5 (SPI NSS) Zeile 6 - IO26 (Radio RST) Row 7 - IO4 (Radio DIO0)
Copyright (C) 2023 - Bruce Mackinnon KC1FSZ
Diese Arbeit wird unter die Bedingungen der GNU Public Lizenz (V3) abgedeckt. Bitte wenden Sie sich an die Lizenzdatei, um weitere Informationen zu erhalten.
Diese Arbeit wird für den nichtkommerziellen Gebrauch durch die Amateur-Radio-Community zur Verfügung gestellt. Umverteilung, kommerzieller Nutzung oder Verkauf eines Teils ist verboten.
