LoRaMesh
Die nächste Generation von LoRa-Mesh-Netzwerken
LoRaMesh Vision
LoRaMesh repräsentiert die nächste Evolutionsstufe von dezentralen Mesh-Netzwerken.
Kernmerkmale:
- ✓ Ultra-Low-Power: 30 nA Ruhestrom
- ✓ Zeitmultiplex für koordinierte Kommunikation
- ✓ Neueste Hardware-Module
- ✓ Vollständig dezentrales Netzwerk
Vergleichstabelle
| Kriterium | LoRaMesh | MeshCore | Meshtastic |
|---|---|---|---|
| Ruhestrom | 30 nA | µA-Bereich | mA-Bereich |
| Batterielebensdauer | Monate-Jahre | Wochen-Monate | Tage-Wochen |
| Zeitmultiplex | Ja | Nein | Nein |
Zeitmultiplex-Technologie in LoRaMesh
Konzept und Funktionsweise
Ein Zeitmultiplex-Mesh-Netzwerk auf LoRa-Basis koordiniert den Funkverkehr durch feste Zeitfenster (Time Slots), um Kollisionen in dezentralen Netzen zu vermeiden. Dadurch kann jedes Gerät (Knoten) nur in seinem zugewiesenen Slot senden, was die Bandbreitennutzung effizient macht und die Reichweite maximiert.
Grundprinzip des Zeitmultiplex (TDM)
Im Zeitmultiplex teilt sich das Netzwerk die Sendezeit in wiederkehrende Rahmen auf, die aus mehreren Slots bestehen. Jeder Knoten erhält dynamisch oder fest einen Slot für seine Übertragung, synchronisiert über ein gemeinsames Timing-Signal. Das verhindert, dass mehrere Geräte gleichzeitig senden, was bei LoRa (Chirp Spread Spectrum) zu Störungen führen würde.
Integration in LoRa-Mesh-Netzwerke
LoRa-Mesh-Netzwerke nutzen Multi-Hop-Routing: Nachrichten werden von Knoten zu Knoten weitergeleitet, oft mit Flooding oder intelligenter Path Discovery. Zeitmultiplex ergänzt dies, indem Slots für Routing-Pakete reserviert werden. Bei LoRaMesh regelt ein zentraler Sync oder eine dezentrale Slot-Aushandlung (z. B. CSMA-ähnlich) den Zugriff. Repeater-Knoten senden in dedizierten Slots weiter, um das Netz selbstheilend zu halten.
Vorteile und praktische Umsetzung
Diese Methode spart Energie (weniger Zuhören/Senden) und erhöht die Kapazität in dichten Netzen – ideal für IoT- und Krisen-Anwendungen wie in LoRaMesh. In der Praxis synchronisieren Knoten über Beacons oder initial über GPS.
Zeit-Slot-Synchronisation
Die Synchronisation der Zeit-Slots in LoRaMesh-Netzwerken erfolgt typischerweise über präzise Zeitquellen wie GPS-Pulse-Per-Second (PPS)-Signale oder Beacons von Koordinator-Knoten, um ein gemeinsames Timing für alle Geräte zu gewährleisten. Dadurch können Knoten ihre Slots exakt timen und Kollisionen vermeiden, was in dezentralen LoRa-Mesh-Systemen essenziell ist.
Synchronisationsmethoden in LoRaMesh
GPS-basierte Synchronisation
Jeder Knoten, der mit GPS-Modul ausgestattet ist, nutzt das PPS-Signal für hohe Genauigkeit (Mikrosekunden-Bereich). Dies ist ideal für skalierbare Meshes ohne zentrale Instanz.
Beacon-basierte Synchronisation
Ein Master-Knoten (z. B. Gateway) sendet periodische Sync-Beacons, zu denen andere Knoten ihre Uhren anpassen. Dies wird kombiniert mit DSME (Dynamic Superframe Multi-Channel Extension) für effiziente Slot-Verwaltung.
Dezentrale Lokale Anpassung (Self-Healing)
Dezentrale Protokolle passen Slots durch Hören auf Nachbar-Beacons an, ohne globale Uhr (z. B. "listen-and-adjust"). Diese Methode sorgt für eine automatische „Selbstheilung" bei Ausfällen von Koordinator-Knoten.
Zusammenfassung
LoRaMesh ist die nächste Generation von dezentralen Mesh-Netzwerken mit unübertroffener Energieeffizienz und moderner Technologie. Das Zeitmultiplex-System ist das Schlüsselelement, das LoRaMesh von anderen Mesh-Netzwerken unterscheidet und ermöglicht, dass Tausende von Knoten effizient in einem dezentralen Netzwerk kommunizieren können – ohne zentrale Infrastruktur, mit minimalestem Stromverbrauch und maximaler Zuverlässigkeit.