Come penso tutti sapete l’idea di fondo della sperimentazione della rete SARIMESH è quella di creare una rete a larga banda completamente indipendente dalle classiche reti ADSL e radiomobile 3G/4G/LTE  che, oltre a servire a supportare attività legate al nostro hobby della radio, potesse eventualmente essere utilizzata anche con finalità più “serie” in tutte quelle situazioni in cui eventualmente le reti tradizionali potessero non essere disponibili in toto o parzialmente.

La tecnologia che abbiamo deciso di utilizzare si chiama AREDN che è proprio l’acronino di “Amateur Radio  Emergency Data Network” , a sottolineare la finalità di cui sopra.

La principale caratteristica della tecnologia MESH su cui si basa AREDN e quindi SARIMESH è di essere una tipologia di rete “ad hoc” ovvero che non richiede una “infrastruttura” predefinita per operare, ma che si adatta dinamicamente alla situazione contingente sfruttando al meglio le risorse ( nodi ) disponibili.

Perchè una rete MESH possa operare al meglio su una certa zona,  è necessario che siano presenti un insieme di nodi in grado di operare anche in condizioni di emergenza:  ovviamente il primo attributo che un nodo deve quindi avere è quello di poter operare … anche in assenza di alimentazione da parte della rete elettrica 🙂

Nella sperimentazione che abbiamo avviato abbiamo come sapete individuato varie fasi allo scopo di affrontare gradualmente il discorso ed evitare di avere troppe variabili insieme; ciò nonostante abbiamo comunque cercato di fare delle scelte che  consentissero  successivamente di implementare le funzionalità volute.

La scelta della tipologia di radio da usare per es. è stata anche guidata dalla possibilità di usare i dispositivi che si andavano ad installare inizialmente alimentati dalla rete elettrica a 220V,  successivamente alimentabili con delle sorgenti di energia indipendenti dalla rete a 220V.

Allo stato della sperimentazione possiamo dire che abbiamo messo in campo quasi una diecina di nodi di cui il 70% in banda 5Ghz e i rimanenti in banda 2.4Ghz.  La quasi totalità dei nodi installati è concentrata nella zona di Meta in quanto solo in tale zona siamo riusciti a trovare disponibilità per installare dei nodi: ciò nonostante possiamo dire che abbiamo ora disponibile un primo nucleo di rete MESH su cui basarci per delle ulteriori fasi di sperimentazione.

In particolare è possibile cominciare a capire e verificare i livelli di copertura radio che si riescono a realizzare:  ovviamente è agevole avere delle indicazioni dai nodi installati relativamente alle zone vicine ai nodi stessi, mentre è abbastanza più difficile valutare che succede allontanandosi dal nucleo della rete andando per es. nelle zone limitrofe….

Da queste considerazioni ( alimentazione indipendente dalla rete, esplorazione zone limitrofe ) nasce l’idea di mettere insieme un dispositivo che possa essere utilizzato per verificare gli aspetti di “consumo di energia” e di “spostabilità” in modo da raccogliere sia indicazioni utili a dimensionare per es. un sistema di alimentazione a pannelli solari, come pure per verificare l’utilizzabilità di potenziali nuovi siti allo scopo di aumentare la copertura della rete.

I componenti base di questo nodo mobile non possono ovviamente che essere gli stessi che utilizziamo per gli altri nodi: in particolare il tipo di radio e di antenne.

Nel caso specifico l’idea è di avere un nodo che sia in grado di inserirsi in entrambe le reti MESH che stiamo sperimentando e quindi dotato sia di una radio a 5Ghz che di una a 2.4Ghz, interconnesse tra loro in modo da poter fare da punto di incrocio tra le due reti.

L’alimentazione scelta è quella a batteria ricaricabile a 12V di tipo ermetico con una capacità di 9Ah: la scelta di questa tensione è funzionale a poter poi utilizzare quello che andiamo a fare, per connettersi a dei pannelli solari di tipo economico successivamente; la capacità di 9Ah è frutto di una prima valutazione grossolana di consumi che il nodo potrebbe avere e che comunque sarebbe necessario anche in aggiunta ad un pannello solare per avere una autonomia sufficiente a superare i periodi di assenza di illuminazione solare.

Uno dei possibili usi di un nodo mobile è ovviamente quello di consentire l’accesso “on demand” alla rete MESH da parte di un certo numero di utilizzatori: quindi è essenziale che il nodo mobile, oltre ad essere equipaggiato con le radio necessarie per inserirsi in rete MESH, sia equipaggiato con il necessario per collegare della utenza; le modalità di connessione come sapete sono sostanzialmente due: tramite connessione in cavo di rete LAN UTP5/6 e via radio sfruttando la metodologia WiFi a standard IEEE-802.11b/g/n.

Una ulteriore funzionalità sarebbe quella di poter interconnettere il nodo mobile, e quindi l’intera rete MESH, ad internet o alla rete standard radiomobile 3G/4G in modo da poter riprendere in caso di emergenza il contatto con le reti ancora operative o sopravvissute.

Allo scopo di implementare queste ultime funzionalità nel nodo mobile andiamo ad equipaggiare un dispositivo in grado di operare come LAN switch con supporto della funzionalità VLAN ( richiesta per la connessione ad  internet) e in grado di operare come Access Point WiFi a standard IEEE802.11 b/g/n.

Uno dei punti forti di una rete MESH è l’assenza, come rete, di “singoli punti di rottura”, ovvero la possibilità di ricreare la connettività, anche se in condizioni degradate, in seguito alla “caduta” di un nodo…. un punto debole sono invece i servizi; infatti una rete MESH è sostanzialmente una rete IP, e come tale si presta naturalmente ad implementare una gamma di servizi enorme, tipicamente derivati da servizi pensati per la rete internet.

Ne deriva che molti servizi utilizzano un paradigma di tipo “client-server”: ovvero esiste un server che consente ad una molteplicità di client di realizzare il servizio:  se il server non è disponibile il servizio diventa completamente indisponibile….. quindi il server è tipicamente un “singolo punto di rottura”.

Un modo per alleviare questa situazione è quello di introdurre della ridondanza, ovvero consentire che ci possano essere più server in grado di supportare un certo servizio: nella nostra implementazione di rete MESH come sapete abbiamo già oggi funzionante un server ( potete accedere al server tramite l’indirizzo “Server rete SARIMESH“ anche dalla rete internet senza essere collegati alla nostra rete SARIMESH) che realizza i primi servizi che stiamo implementando.

La tecnologia di base scelta per il server sariserver è Linux in quanto è un sistema operativo estremamente robusto se confrontato con altre architetture, e soprattutto è la base di implementazione ormai standard per progetti “open source”.

Nel progettare quindi il nostro nodo mobile è sembrato opportuno prevedere di inserire nel nodo anche un server Linux in modo da poterlo utilizzare per implementare le componenti “server” dei nostri servizi: in questo modo il nodo mobile potrebbe operare anche in condizioni di emergenza per supportare servizi di tipo client-server.

Ovviamente non è pensabile inserire nel nodo mobile un classico server Linux basato su una piattaforma HW di tipo Intel X86 in quanto avrebbe una serie di aspetti negativi:  il costo elevato, il consumo elevato, le dimensioni elevate… tutti elementi che cozzano con gli obiettivi che un nodo mobile deve avere: costo limitato, dimensioni contenute, consumi minimi.

La scelta cade quindi su una piattaforma HW diversa da quella X86; la scelta ottimale ci sembra la scelta della piattaforma ARM su cui sono basati una serie di dispositivi HW di costo molto limitato e che hanno caratteristiche più che compatibili con le nostre potenziali esigenze.

Allo stato l’idea è di valutare due piattaforme HW : “Odroid-C2“  e “NanoPi-M2“  : entrambe le piattaforme utilizzano dei processori ARM-Cortex – quad-core ed hanno rispettivamente 2Gbyte e 1Gbytes di memoria RAM on board,  oltre a supportare svariate altre funzionalità.

Last-but-not-least c’e’ il problema di sapere dove un certo nodo mobile si trova fisicamente;  la soluzione è ovviamente semplice : basta inserire nel nodo un ricevitore GPS che ci fornirà una serie di elementi importanti quali la posizione geografica precisa e il tempo/ora precisi indipendentemente dalla presenza della connessione ad internet.

Ovviamente tutta questa minestra di oggetti va alimentata: sostanzialmente le tensioni di alimentazione richieste dai vari pezzi sono 24V e 5V;  ovviamente avendo noi intenzione di alimentare il tutto con una batteria a 12V  abbiamo il problema di come tirare fuori le due tensioni di cui una inferiore e l’altra superiore alla tensione di ingresso disponibile,  e in più di farlo con un rendimento il più alto possibile allo scopo di non sprecare energia preziosa in caso di alimentazione in emergenza.

La soluzione scelta per l’alimentazione è quella di utilizzare degli alimentatori di tipo “switching”  e in particolare di tipo step-down per la 5V e step-up per la 24V;  questo tipo di dispositivi hanno dei rendimenti altissimi ( fino al 96% ) e hanno costi molto contenuti.

Arrivati a questo punto ovviamente resta il problema dello “scatolo”: l’idea è di ospitare il tutto in un contenitore di plastica ermetico del tipo “elettricista”, che contenga tutti i pezzi, compresa la batteria, e sulla quale montare un paletto di quelli usati per le antennine paraboliche e sul quale attaccare le due radio a 5Ghz e 2.4Ghz. Le dimensioni dello scatolo potrebbero essere all’incirca 20x25x18cm.

Sulla base dei discorsi fatti è in corso l’approviggionamento delle varie componenti richieste per l’assemblaggio del nodo; inizialmente l’idea è di provare le funzioni radio e solo successivamente passare ad implementare del SW sul server presente nel nodo.