📘 Kapitelverzeichnis MeshRadio – Embedded LoRa Mesh Engineering

🔗 Weiterführende Inhalte

📥 Hilfe für MeshRadio Webinterface

📥 Hilfe für MeshRadio Console GUI – Live-Monitoring

Quellcode und begleitende Materialien zum Buch.

📘 Vorwort – MeshRadio – Embedded LoRa Mesh Engineering

Dieses Buch ist keine Installationsanleitung.

Es erklärt nicht, wie man eine fertige Firmware flasht, ein bestehendes Mesh-System konfiguriert oder ein vorkonfiguriertes Netzwerk benutzt.
Stattdessen verfolgt es ein anderes Ziel:
Dieses Buch zeigt, wie man ein eigenes LoRa Mesh Funk-System entwickelt.

Von den ersten Frames über Routing, ACK/Retry und Security bis hin zur stabilen Funkarchitektur entsteht Schritt für Schritt ein vollständiges System — nicht als Blackbox, sondern als nachvollziehbare Entwicklung.

Warum dieses Buch entstanden ist

Viele Projekte im Bereich LoRa-Mesh liefern fertige Lösungen.
Das ist praktisch — aber oft bleibt unklar:

Warum funktioniert das Routing so?
Warum entstehen Paketstürme?
Warum wird ein Mesh instabil?
Was passiert wirklich auf Funkebene?

Dieses Buch beantwortet diese Fragen nicht theoretisch, sondern durch echte Implementierung.

Der Leser begleitet die Entwicklung eines Systems, das mit jedem Kapitel wächst:

eigenes Frame-Format
eigene Routing-Logik
eigene Control-Plane
AES-CCM Verschlüsselung mit Replay-Schutz
Hardware-Ports auf verschiedene Boards
und vor allem: Stabilität im realen Funkbetrieb

Zielgruppe

Das Buch richtet sich an:

Funkamateure, die tiefer verstehen wollen, wie Mesh-Systeme intern funktionieren
Entwickler und Maker, die eigene Funkprojekte bauen möchten
technisch interessierte Leser, die Embedded-Systeme praxisnah lernen wollen

Es setzt keine perfekte Vorkenntnis voraus, aber die Bereitschaft, Dinge wirklich verstehen zu wollen.

Ein wichtiger Unterschied

Dieses Buch baut kein bestehendes System nach.
Es entwickelt ein eigenes.
Das bedeutet:

Entscheidungen werden erklärt
Architektur wird bewusst gestaltet
Fehler und Designfallen werden sichtbar gemacht

Der Leser soll am Ende nicht nur ein Mesh benutzen können — sondern verstehen, warum es stabil ist.

Leitprinzip: profi-level stabil

Im Verlauf der Entwicklung wird schnell klar:
Ein Mesh scheitert selten am Funkmodul.
Es scheitert an Architektur.
Deshalb zieht sich ein Leitgedanke durch das gesamte Projekt:
Funkpfad zuerst. Stabilität vor Features.
Nur ein deterministischer Aufbau führt zu einem System, das nicht nur im Labor funktioniert, sondern auch im Feld zuverlässig arbeitet.

Was dieses Buch nicht versucht

Es ist kein offizieller Standard.
Es ersetzt keine bestehenden Amateurfunk-Projekte.
Und es erhebt keinen Anspruch auf den einzig richtigen Weg.

Es ist ein praktischer Entwicklungsweg — offen, nachvollziehbar und erweiterbar.

Ausblick

Am Ende dieses Buches steht nicht nur ein funktionierendes Mesh.
Es entsteht ein Fundament, auf dem eigene Ideen wachsen können:

neue Routing-Strategien
alternative Hardware
Feldoptimierungen
Erweiterungen für reale Einsätze

Denn das eigentliche Ziel ist nicht Software.
Das Ziel ist Verständnis.

Hinweis zur Zielgruppe und Anwendung

Dieses Buch entstand aus der Praxis des Amateurfunks und nutzt viele Beispiele aus diesem Umfeld, da dort experimentelle Funktechnik traditionell eine große Rolle spielt.
Gleichzeitig richtet sich dieses Werk ausdrücklich nicht ausschließlich an Funkamateure.
Die hier beschriebenen Konzepte, Architekturen und Softwarelösungen sind als allgemeines Embedded-Engineering-Projekt zu verstehen und können ebenso eingesetzt werden für:
industrielle und technische Mesh-Kommunikation

IoT- und Sensor-Netzwerke
experimentelle Forschungs- und Entwicklungsprojekte
Off-Grid-Kommunikation und Feldsysteme
Ausbildung, Maker-Projekte und Prototyping

Im Mittelpunkt steht die Entwicklung eines eigenen LoRa-Mesh-Systems, das offen, nachvollziehbar und technisch erweiterbar ist — unabhängig von bestehenden Amateurfunk-Protokollen oder Plattformen.

Der Amateurfunk dient hierbei als inspirierender Ursprung, nicht als Einschränkung.

Der Autor ist gerne bereit, zukünftige Projekte im Bereich LoRa-Mesh, Embedded-Funksysteme und verteilte Netzwerke beratend oder aktiv zu begleiten.
Ob Prototyp, Forschung, Amateurfunk, Maker-Projekt oder industrielle Entwicklung — der Austausch von Erfahrungen und gemeinsames Engineering stehen im Mittelpunkt.

Denn am Ende entstehen stabile Systeme nicht allein durch Code, sondern durch Zusammenarbeit, Experimentierfreude und den Mut, neue Wege zu gehen.

Viel Erfolg beim Entwickeln — und viel Spaß auf Funk.

Alle Sourcen zu jedem Kapitel findet Ihr auf GitHub. Adresse im Downloads.

Friedrich Riedhammer, DJ2RF

Inhalt

Inhaltsverzeichnis

Vorwort 18
Kapitel 1 Warum LoRa im Amateurfunk?. 21
1.1 Vom Packet Radio zur modernen Datenübertragung. 21
1.2 Was LoRa im Amateurfunk besonders macht 21
1.3 Warum ein Mesh-Netz?. 22
1.4 Regulatorischer Rahmen. 22
1.5 Ziel dieses Buches 23
1.6 Was dich im nächsten Kapitel erwartet 23
Kapitel 2 Hardware & Antennen. 24
2.1 Unsere Referenz-Hardware. 24
2.2 Warum 433 MHz im Amateurfunk?. 26
2.3 Der LoRa-Transceiver (SX1276) 26
2.4 Antennen – Der unterschätzte Faktor. 27
2.4.1 λ/4-Berechnung für 433 MHz. 27
2.4.2 SMA vs. Drahtantenne. 27
2.5 Stromversorgung. 27
2.6 Typische Anfängerfehler 28
2.7 Ziel des nächsten Schrittes 28
2.8 Unterschied zu Heltec WiFi LoRa 32. 28
2.8.1 Technische Gemeinsamkeiten. 28
2.8.2 Die wichtigsten Unterschiede. 29
2.8.3 Warum wir im Buch DollaTek + T-Beam verwenden. 30
2.8.4 Kompatibilitäts-Hinweis. 31
Kapitel 3 Entwicklungsumgebung einrichten. 31
3.2 Voraussetzungen. 32
3.3 ESP-IDF installieren (empfohlene Methode) 32
3.4 USB-Treiber prüfen. 33
3.5 Erstes Projekt erstellen. 33
3.6 Zielprozessor auswählen (Wichtig!) 33
3.8 Kompilieren. 34
3.9 Flashen. 34
3.10 Seriellen Monitor starten. 35
3.11 Typische Fehler & Lösungen. 35
3.12 Video-Tutorial zur Installation. 35
3.13 Was wir jetzt haben. 36
Kapitel 4 SPI initialisieren. 37
4.1 Wie der SX1276 angebunden ist 37
4.2 Typische Pinbelegung (Beispiel DollaTek) 37
4.3 SPI im ESP-IDF initialisieren. 37
4.4 Registerzugriff implementieren. 39
4.5 Reset-Sequenz. 40
4.6 Erste Kommunikation testen. 40
4.7 Typische Fehler. 41
Kapitel 5 LoRa-Modus aktivieren und Frequenz einstellen. 41
5.1 LoRa-Modus aktivieren. 41
Kapitel 6 Erstes Paket senden (TX) 44
Kapitel 7 Empfangen (RX) 52
Kapitel 8 Interrupt (DIO0) + Paketformat 53
8.1 Was ist DIO0?. 53
8.2 Grundprinzip: ISR macht nur „klein“ 53
8.3 DIO0-Mapping im SX1276. 54
8.4 Warum wir TX nicht zwingend per Interrupt machen. 54
8.5 Paketformat: MeshRadio Frame v1 54
8.6 Was passiert bei Empfang (RX-Flow) 55
8.7 Was passiert bei Senden (TX-Flow) 56
8.8 Was dieses Kapitel “fertig” macht 56
Kapitel 9 TTL, Deduplizierung und Weiterleitung (Flooding Light) 56
Kapitel 10 ACK-System, Zielrufzeichen & einfache Chat-Funktion. 57
10.1 Frame-Erweiterung. 58
10.2 Logik bei Empfang. 58
10.3 Globale Node-Konfiguration. 58
10.4 ACK-Wartelogik. 59
10.5 Erweiterte RX-Logik. 59
10.6 ACK senden. 59
10.7 Senden mit ACK.. 60
10.8 Einfache Chat-Demo. 61
Kapitel 11 – OLED-Statusanzeige: Nachbarn & RSSI auf dem Display. 61
11.1 Ziel und Nutzen. 62
11.2 Hardware-Voraussetzungen. 62
11.2.1 Boards und OLED.. 62
11.2.2 I²C Pins (aktueller Stand) 63
11.3 Software-Konzept 63
11.3.1 OLED als optionales Feature. 63
11.3.2 OLED in eigenem Task. 63
11.4 Display-Bibliothek (ESP-IDF Komponente) 63
11.5 I²C Recovery und Adress-Erkennung. 64
11.5.1 Warum Recovery?. 64
11.5.2 Warum Adresse 0x3C und 0x3D?. 64
11.6 OLED-Ausgabe: Neighbor-Liste. 64
11.7 Troubleshooting. 64
11.8 Vollständige Quellen (Kapitel 11) 65
11.9 Ausblick. 65
Kapitel 11A – Fallback: Ausgabe über UART / Serial Monitor (PuTTY & ESP-IDF) 65
11A.1 Warum UART immer wichtig ist 65
11A.2 UART Grundeinstellungen. 66
11A.3 Ausgabe über ESP-IDF Monitor 66
11A.4 Ausgabe über PuTTY (sehr wichtig) 66
11A.5 Wichtig: Flashen + PuTTY gleichzeitig. 67
11A.6 Beispielausgabe in PuTTY. 67
11A.7 Statusausgabe per UART. 68
11A.8 Warum viele Entwickler PuTTY bevorzugen. 68
11A.9 Profi-Tipp (aus der Praxis) 68
11A.10 Zusammenfassung. 68
Kapitel 12 – Terminal-Chat über LoRa (UART Mesh Chat) 69
12.1 Ziel des Kapitels. 69
12.2 Warum UART-Chat?. 69
12.3 Neues Frame-Format 70
12.4 UART Eingabe lesen. 70
12.5 Chat senden. 71
12.6 Chat empfangen. 72
12.7 Main Loop erweitern. 72
12.8 Testaufbau. 73
12.9 Test 73
12.10 Wichtige Einschränkungen (bewusst einfach) 73
12.11 Warum das ein Meilenstein ist 74
12.12 Ausblick Kapitel 13. 74
Kapitel 13 – Flooding Routing (Multi-Hop Mesh) 74
13.1 Ziel 74
13.2 Warum Flooding?. 74
13.3 Problem: Broadcast-Sturm.. 75
13.4 Message-ID Cache. 75
13.5 Cache Struktur. 75
13.6 Prüfen ob Nachricht bekannt ist 75
13.7 Nachricht merken. 76
13.8 TTL (Time To Live) 76
13.9 Routing Logik. 76
13.10 Forward Funktion. 77
13.11 RX Handler erweitern. 77
13.12 Chat funktioniert automatisch über Mesh. 77
13.13 Testaufbau (WICHTIG) 78
13.14 Debug-Ausgabe. 78
13.15 Warum das schon echtes Mesh ist 78
13.16 Grenzen von Flooding. 78
13.17 Ausblick Kapitel 14. 79
Kapitel 14 – Smart Forwarding (Intelligentes Mesh Routing) 79
14.1 Problem von Flooding. 79
14.2 Idee: Nur starke Links weiterleiten. 80
14.3 RSSI korrekt berechnen. 80
14.4 Forward nur bei guter Signalqualität 80
14.5 Mindest-RSSI definieren. 80
14.6 Forward Funktion erweitern. 80
14.7 Neue Forward Logik. 81
14.8 RX Handler anpassen. 81
14.9 Ergebnis 81
14.10 Optional: Zufalls-Delay gegen Kollisionen. 82
14.11 Vergleich Kapitel 13 vs 14. 82
14.12 Warum das wichtig ist 82
14.13 Ausblick Kapitel 15. 82
Kapitel 15 – Neighbor Ranking & Preferred Forwarding. 83
15.1 Idee. 83
15.2 Datenstruktur 83
15.3 Warum Ranking?. 84
15.4 Neighbor Update. 84
15.5 Ranking Idee. 85
15.6 Prüfen ob guter Neighbor 85
15.7 Smart Forward 2.0. 85
15.8 Ergebnis 86
15.9 Mesh Verhalten (realistisch) 86
15.10 Debug Ausgabe (extrem hilfreich) 86
15.11 Warum das genial ist 86
15.12 Was sich für Leser ändert 87
15.13 Ausblick Kapitel 16. 87
Hinweis zu Kapitel 15A – Sichtbar machen, was das Mesh denkt 87
15A.1 Warum das besonders sinnvoll ist 87
15A.2 Empfehlung für Leser 88
Kapitel 16 – Store-and-Forward: Nachrichten puffern und später zustellen. 88
16.1 Was Store-and-Forward leistet 88
16.2 Grundprinzip im MeshRadio-Kontext 89
16.3 Was speichern wir pro Nachricht?. 89
16.4 Wann wird etwas in die Outbox gelegt?. 89
16.5 Backoff-Strategie. 90
16.6 Zustell-Bedingungen. 90
16.7 Duplicate Detection bleibt Pflicht 90
16.8 Terminal-Ausgabe für Diagnose. 91
16.9 Praxis-Testsetup. 91
16.10 Grenzen von Store-and-Forward ohne ACK.. 91
Kapitel 17 – ACK/Retry für gerichtete Nachrichten. 92
17.1 Grundidee. 92
17.2 Neue Frame-Typen. 92
17.3 ACK Payload (klein und robust) 92
17.4 Wann wird ein ACK gesendet?. 93
17.5 Outbox erweitert: „ACK erwartet“ 93
17.6 Retry-Logik für ACK-Jobs 93
17.7 Wie erkennt der Sender das ACK?. 93
17.8 Dedupe bei ACKs. 94
17.9 Directed Chat Eingabe (UART) 94
17.10 Ablaufdiagramm.. 94
17.11 Funkpraxis: warum ACK nicht flutet 94
17.12 Ausblick Kapitel 18. 95
Kapitel 18 – Route Learning (Next-Hop Routing statt Flooding) 95
18.1 Ziel von Kapitel 18. 95
18.2 Grundidee: Route-Tabelle. 95
18.3 Wie lernen wir Routen?. 96
18.4 Routing-Entscheidung bei Forward. 96
18.5 Directed Transmission statt Broadcast 96
18.6 Route Aging. 97
18.7 Beispiel Ablauf 97
18.8 Fallback Mechanismus. 97
18.9 ACK + Routing Zusammenspiel 97
18.10 Vorteil gegenüber klassischen LoRa Flooding. 98
18.11 Speicherbedarf 98
18.12 Was wir NICHT machen. 98
18.13 Ergebnis nach Kapitel 18. 99
Kapitel 19 – Final-Destination + Next-Hop getrennt (echtes Routing) 99
19.1 Neues Header-Format (Version 2) 99
19.2 Warum das besser ist 100
19.3 Route Learning wird sauber. 100
19.4 Forward-Entscheidung (neu) 100
19.5 Was passiert am Endziel?. 101
19.6 ACK Anpassung auf V2. 101
19.7 Discovery/Fallback Mechanismus. 101
19.8 Kompatibilität zu Kapitel 18. 101
19.9 Ergebnis nach Kapitel 19. 102
Kapitel 19A – last_hop Feld (sauberes Route-Learning über mehrere Hops) 102
19A.1 Neuer Header: Version 3. 102
19A.2 Regel: last_hop immer setzen. 103
19A.3 Route Learning wird korrekt 103
19A.4 Forwarding: last_hop aktualisieren. 103
19A.5 Warum das Routing jetzt wirklich funktioniert 104
19A.6 ACKs profitieren automatisch. 104
19A.7 Was kommt als nächstes?. 104
19A.8 Mini-Test 104
Kapitel 20 – Beacons + Route Refresh (Netz “lebt”, auch ohne Chat) 105
20.1 Ziel 105
20.2 Beacon Frame (V3 kompatibel) 105
20.3 Beacon Intervall und Jitter. 106
20.4 Beacon sendet nicht alles tot 106
20.5 Wie Beacons Routing verbessern. 106
20.6 Beacon als „Router Discovery“. 106
20.7 Route Aging: Timeout statt ewig. 107
20.8 Debug Ausgabe. 107
20.9 Was wir absichtlich noch NICHT machen. 107
20.10 Ergebnis nach Kapitel 20. 107
Kapitel 21 – Persistenz mit NVS (Config + Node-ID + optional Routes) 108
21.1 Ziel 108
21.2 Warum NVS?. 108
21.3 Was speichern wir genau?. 108
21.4 NVS Setup (Grundgerüst) 109
21.5 Default-Strategie. 109
21.6 Was ändert sich am bisherigen Code?. 109
21.7 Tests. 110
21.8 Ergebnis nach Kapitel 21. 110
Kapitel 22 – CLI/UART Konfiguration (Call, Frequenz, SF, BW, CRC, Save) 110
22.1 Ziel 110
22.2 Warum CLI statt Menü?. 110
22.3 Anschluss/Terminal 110
22.4 Kommandos 111
22.5 Anwendung der Parameter 111
22.6 Validierung (damit nichts kaputt geht) 111
22.7 Ergebnis nach Kapitel 22. 112
Kapitel 22A – SF/BW/CRC wirklich korrekt in SX1276 Register schreiben. 112
22A.1 Bit-Mapping (SX1276) 112
22A.2 LDO Entscheidung (Faustregel) 113
22A.3 Ergebnis 113
Kapitel 22B – WLAN-Konfiguration (Webserver) statt UART-CLI 113
22B.1 Ziel 113
22B.2 Varianten. 113
22B.3 Abhängigkeiten (ESP-IDF) 113
22B.4 Endpunkte (HTTP) 114
22B.5 Sicherheit 114
22B.6 Was bleibt identisch zu 22A?. 114
22B.7 Test 114
Kapitel 22B+ – Beacon-Steuerung über das Web-Setup. 115
22B+.1 Test (praktisch) 115
Kapitel 23 – Nachbarn & Routen sichtbar machen (CLI + Web) 115
Kapitel 23 – Ausgaben (Beispiel) 116
23.1 Mini-Test für Kapitel 23. 116
Kapitel 23A. 116
23A.1 Test-Setup für Kapitel 23A (3 Boards ideal) 116
Kapitel 23B. 117
23B.1🔥 Was jetzt wichtig ist 117
Kapitel 24 – Smart Relay: weniger Flooding, mehr Netzqualität 117
24.1 Was ist Smart Relay?. 117
24.2 Was bringt das in der Praxis?. 118
24.3 Steuerung über Web-API 118
24.4 Testaufbau für Kapitel 24. 119
Kapitel 25 Zielgerichtetes Routing statt Flooding. 119
25.1 Was ist Flooding – und warum ist es teuer?. 120
25.2 Zielgerichtetes Routing: Grundidee. 120
25.3 Die drei Adressfelder im DATA-Frame. 120
25.4 Routing-Tabelle (Destination Table) 120
25.5 Wie lernen wir Routen? (Beacon-basiertes Lernen) 121
25.6 Senden einer Nachricht: Next-Hop Auswahl 121
25.7 Empfangslogik: Was macht ein Knoten mit DATA?. 121
25.8 TTL bleibt Pflicht 122
25.9 Broadcast-Fallback (wenn keine Route bekannt ist) 122
25.10 Web-Konfiguration und Test 122
25.11 Grenzen dieses Ansatzes (bewusst!) 123
Kapitel 25A–25D – Erweiterungen im Überblick. 123
25A – Route-Prioritäten. 123
Kapitel 25A Qualitätsbasierte Routenwahl (RSSI-Aware Routing) 124
25A.1 Warum reicht „erste gefundene Route“ nicht?. 124
25A.2 RSSI als Qualitätsindikator. 124
25A.3 Erweiterte Routing-Tabelle. 125
25A.4 Lernregel (verbessert) 125
25A.5 Warum Hysterese wichtig ist 125
25A.6 Aging: Alte Routen vergessen. 126
25A.7 Beispiel aus der Praxis. 126
25A.8 Auswirkungen auf das Netz. 126
25A.9 Grenzen dieser Methode. 127
25A.10 Zusammenfassung. 127
25B – Route-Advertisement 127
25B.1 Warum Route-Advertisement?. 128
25B.2 Grundidee. 128
25B.3 Neuer Frame-Typ: ROUTE_ADV. 128
25B.4 Einfache Metrik: Hop-Count + RSSI-Bonus. 129
25B.5 Wer sendet Route-Advertisements – und wann?. 129
25B.6 Wie wird eine ROUTE_ADV verarbeitet?. 129
25B.7 Schutz vor Unsinn: Plausibility Checks 130
25B.8 Loop-Risiko (und warum TTL reicht) 130
25B.9 Testaufbau. 130
25B.10 Grenzen dieses Ansatzes (bewusst) 131
25B.11 Zusammenfassung. 131
25C – ACK und Retry (Zuverlässigkeit) 131
25C.1 Warum ACKs bei LoRa nicht „gratis“ sind. 132
25C.2 Grundprinzip: DATA → ACK → Retry. 132
25C.3 Was genau bestätigen wir?. 133
25C.4 Neuer Frame-Typ: ACK.. 133
25C.5 Wer sendet ACK – und wann?. 134
25C.6 ACK-Timeout und Retry-Strategie. 134
25C.7 Pending-ACK Tabelle (klein und effizient) 134
25C.8 Empfangslogik: DATA mit ACKREQ.. 135
25C.9 ACK-Sturm vermeiden. 135
25C.10 Testaufbau. 135
25C.11 Grenzen dieser Lösung. 136
25C.12 Zusammenfassung. 136
25D – Store-and-Forward. 136
Kapitel 25D Store-and-Forward. 137
25D.1 Grundidee. 137
25D.2 Was wird gespeichert?. 137
25D.3 Wann speichern wir eine Nachricht?. 138
25D.4 Ablauf (Lifecycle) 138
25D.5 Ablaufzeit (Expiry) 138
25D.6 Speicherort: RAM oder Flash?. 139
25D.7 Store Queue Limits 139
25D.8 Retry-Strategie im Store. 139
25D.9 Zusammenspiel mit ACK (Kapitel 25C) 140
25D.10 Beispiel aus der Praxis. 140
25D.11 Risiken & Schutzmaßnahmen. 140
25D.12 Was wir bewusst NICHT machen. 141
25D.13 Zusammenfassung. 141
25A-D Zusammenfassung. 141
Kapitel 26 – Loop-sicheres Routing (Stabile Mesh-Wege) 142
26.1 Warum Routing-Loops entstehen. 142
26.2 Warum TTL alleine nicht reicht 142
26.3 Grundidee: Route-Versionen (Sequence Numbers) 143
26.4 Erweiterung der Routing-Tabelle. 143
26.5 Route-Update Regeln (wichtig!) 143
26.6 Feasibility Rule (Light-Version) 144
26.7 Woher kommt die Sequence Number?. 144
26.8 Verhalten bei Netzänderungen. 144
26.9 Warum das „professionell“ ist 144
26.10 Auswirkungen auf das Netz. 145
26.11 Was wir bewusst NICHT tun. 145
26.12 Zusammenfassung. 145
Kapitel 26A – Visualisierung: Warum Sequence Numbers Loops verhindern. 145
26A.1 Das Problem ohne Sequence Numbers. 146
26A.2 Warum das passiert 146
26A.3 Die Lösung: Sequence Numbers 146
26A.4 Was jetzt passiert 147
26A.5 Visualisierung der Entscheidung. 147
26A.6 Feasibility Rule (Light) – zweite Schutzschicht 147
26A.7 Was der Leser sich merken soll 148
26A.8 Warum echte Mesh-Protokolle das auch tun. 148
26A.9 Mentales Modell (sehr wichtig) 148
26A.10 Ergebnis. 148
Kapitel 27 – ETX-Light: echte Link-Qualität statt nur RSSI 149
27.1 Warum RSSI allein nicht zuverlässig ist 149
27.2 Grundidee von ETX.. 149
27.3 ETX-Light: minimal, aber wirkungsvoll 150
27.4 Was ist unsere Metric im Routing?. 150
27.5 Welche ETX wird in die Routing-Tabelle geschrieben?. 150
27.6 Wie entsteht ETX in unserem System?. 151
27.7 Route-Updates mit ETX.. 151
27.8 Was passiert bei asymmetrischen Links?. 151
27.9 Airtime-Falle vermeiden: ETX braucht Limits. 151
27.10 Web-Ansicht: ETX sichtbar machen. 152
27.11 Grenzen von ETX-Light 152
27.12 Zusammenfassung. 152
Kapitel 28 – Control Plane Disziplin und Netz-Skalierung. 152
28.1 Warum LoRa-Meshes sonst „selbst jammen“. 153
28.2 Ziel: Weniger senden – aber rechtzeitig. 153
28.3 Beacon-Disziplin. 153
28.4 Route-Advertisements nur bei Änderungen. 154
28.5 Rate-Limit pro Node: Token Bucket (einfach & effektiv) 154
28.6 ACK-Stürme vermeiden. 154
28.7 „Top-N“: nur die besten Routen announcen. 155
28.8 Hold-Down Timer gegen Flapping. 155
28.9 „Busy Channel“ Light: Senden nicht blind starten. 155
28.10 Web-Konfiguration (für Tests extrem hilfreich) 155
28.11 Zusammenfassung. 156
Kapitel 29 – Verschlüsselung & Auth im ISM-Band (Mesh-tauglich) 156
29.1 Warum Verschlüsselung im LoRa-Mesh Pflicht ist 156
29.2 Ziele: Was muss unser Security-Layer können?. 156
29.3 Zwei Schlüssel-Modelle (wir entscheiden bewusst) 157
29.4 Was verschlüsseln wir im Frame?. 157
29.5 Algorithmuswahl (ESP32-freundlich) 157
29.6 Nonce / IV – der wichtigste Punkt überhaupt 158
29.7 Replay-Schutz (Anti-Replay Window) 158
29.8 Authenticated Header (AAD) 158
29.9 Key Storage (praktisch) 159
29.10 Debug-Strategie. 159
29.11 Zusammenfassung. 159
Kapitel 30 – Heltec Port 160
30.1 Was bleibt identisch (Kapitel 25–29 Core) 160
30.2 Ziel dieses Kapitels. 161
30.3 Pinmapping Heltec V3.x (SX1262) 161
30.4 SX1276 Register-Treiber entfernen. 161
30.5 ESP-IDF + RadioLib (C++ Umstellung) 162
30.6 Zentrales Architektur-Design: Ein Radio-Pfad (seriell) 162
30.7 TX-Queue: Warum sie Pflicht ist (HTTP/Retry dürfen nicht funken) 162
30.8 Interrupt-basiertes TX (SX1262, RadioLib 7.6) 163
30.9 RX im Main-Loop (Polling) + Längenbestimmung aus Header 163
30.10 CAD/Backoff im Heltec-Port: Pseudo-CAD (Random Delay) 164
30.11 Patchliste. 164
30.12 Ergebnis des Kapitels. 164
Kapitel 31 – OLED auf Heltec WiFi LoRa 32 V3 / V3.2 (ESP32-S3) 165
31.1 Warum OLED überhaupt – und warum getrennt vom Mesh-Core?. 165
31.2 Hardware: interne OLED-Verdrahtung (Heltec V3/V3.2 S3) 165
31.3 Software-Konzept: „OLED TTY“ statt Grafikbibliothek. 166
31.4 Board-Konfiguration im Code. 166
31.5 Initialisierung: der wichtigste Teil (VEXT + I²C + Reset) 166
31.6 Erste Ausgabe: Demo-Screen. 167
31.7 Flackerfrei aktualisieren: nur eine Zeile ändern. 167
31.8 Warum dieses Demo „MANUELL“ heißt 168
31.9 Typische Fehlerquellen (aus der Praxis) 168
31.10 Ergebnis des Kapitels. 168
31.11 Ausblick: nächster Schritt – OLED auf LILYGO portieren. 168
Kapitel 32 – OLED auf LILYGO T3 LoRa32 V1.6.1 169
32.1 Warum ein eigenes LILYGO-OLED Kapitel?. 169
32.2 Hardware: OLED Verdrahtung (LILYGO T3 V1.6.1) 170
32.3 Board-Config im Code. 170
32.4 Initialisierung: „OLED optional, System läuft weiter“ 170
32.5 Demo-Screen: alle 8 Pages beschreiben. 171
32.6 Flackerfreies Update: nur die letzte Zeile ändern. 171
32.7 Unterschied zu Kapitel 31 (Heltec vs LILYGO) 171
32.8 Typische Fehlerquellen (T3 V1.6.1) 172
32.9 Ergebnis des Kapitels. 172
32.10 Ausblick: MeshRadio läuft ohne OLED weiter 172
📝 Anmerkung des Autors zu den OLED Displays 173
Kapitel 33 – Profi-Level-Stabil 173
33.1 Warum dieses Kapitel jetzt kommt 173
33.2 Was „profi-level stabil“ technisch bedeutet 174
33.3 Die wichtigste Regel: Nur ein Radio-Pfad. 174
33.4 Airtime ist der echte Gegner. 175
33.5 Rate Limits sind kein Nice-to-Have. 175
33.6 Retry muss langsam sein. 175
33.7 Routing muss träge sein. 176
33.8 Forwarder entschlüsseln nicht 176
33.9 Stabilitätsregeln für neue Features. 176
33.10 Ergebnis 176
Kapitel 34 – Node Rollen. 177
34.1 Warum Node Rollen nötig sind. 177
34.2 Ziel von Node Rollen. 177
34.3 Die drei Basisrollen. 178
1️⃣ Relay Node. 178
2️⃣ Edge Node. 178
3️⃣ Sensor Node. 178
34.4 Warum das Mesh sofort stabiler wird. 179
34.5 Minimaler Code-Ansatz (bewusst klein) 179
34.6 Verhalten steuern. 179
34.7 Warum diese Lösung so gut ist 180
34.8 Typische Netzstruktur (Praxis) 180
34.9 Auswirkungen auf Airtime. 180
34.10 Profi-Level Erkenntnis. 181
34.11 Abschluss von Band 1. 181
34.12 Ausblick (Band 2) 182
📡 Wo LoRa-Mesh eingesetzt wird. 182
1️⃣ Amateurfunk & experimenteller Datenfunk. 182
2️⃣ Off-Grid Kommunikation. 183
3️⃣ Notfall- und Backup-Kommunikation. 183
4️⃣ Sensor- und Telemetrie-Netze (AIoT / IoT) 183
5️⃣ Industrie & Geländeüberwachung. 184
6️⃣ Mobile Mesh-Netze. 184
7️⃣ Feldtests & Funkforschung. 184
8️⃣ Was LoRa-Mesh NICHT ist 185
9️⃣ Warum MeshRadio hier besonders interessant ist 185
Schlusswort 186
✉️ Feedback, Errata und Verbesserungsvorschläge. 187
Im Buch verwendete Links: 187