In diesem Video erklären wir, wie das Open-Source-Projekt Meshtastic funktioniert, wie man es selbst einrichtet und warum es im Krisenfall ein echter Gamechanger sein kann.

Transkript des Videos

(Hinweis: Dieses Transkript ist für Menschen gedacht, die das Video oben nicht schauen können oder wollen. Der Text gibt nicht alle Informationen der Bildspur wieder.)

Guckt mal hier, das bin ich, wie ich meinem Kollegen Jan aus der Pampa ohne Handynetz Nachrichten in den Verlag schicke — aus mehreren Kilometern Entfernung! Möglich macht das dieses kreditkartengroße Gerät und ein solarbetriebener Verstärker auf dem Verlagsdach. Das Kärtchen ist per Bluetooth mit meinem Smartphone verbunden und wird per App bedient. Damit kann ich dann SMS verschicken und wenn zwischen mir und dem Verstärker eine Sichtverbindung ist, klappt das wirklich über Dutzende Kilometer!

Die Magie dahinter heißt Meshtastic. Das ist ne Open-Source-Software für Bastelplatinchen und auch immer mehr fertige Geräte mit LoRa-Funkmodem. Damit bildet Meshtastic dann ein Meshnetzwerk über das man chatten kann, ohne auf Handy- und Festnetze angewiesen zu sein.

Ich bin Andi, mach hier Urlaubsvertretung für Keno und hab mich in den letzten Wochen ziemlich intensiv mit Meshtastic beschäftigt. In diesem Video zeig ich euch, was Meshtastic ist und wie ihr selbst damit loslegen könnt.

Liebe Hackerinnen, liebe Internetsurfer, herzlich willkommen hier bei …

Stellt euch vor ihr seid abends zuhause, zockt mit Freunden gemeinsam online und plötzlich wird alles dunkel. Fernseher aus, Lampe aus und der Router leuchtet nicht mehr. Ihr nehmt das Handy zur Hand, um euren Freunden eben Bescheid zu geben, dass bei euch der Strom ausgefallen ist und dass ihr bestimmt gleich weiterzocken könnt — und habt kein Netz. Draußen ist nicht nur deine Straße dunkel, sondern die ganze Stadt — ein Blackout! Ihr seid abgeschnitten und könnt plötzlich nur noch so weit kommunizieren, wie es eure Stimme zulässt.

Wofür braucht man das?

So ein Szenario ist am 28. April dieses Jahres beim Blackout in Spanien und Portugal Realität geworden. An vielen Stellen hatte man entweder gar keinen Mobilfunkempfang mehr oder nur noch sporadisch. Ein Stromausfall dieses Ausmaßes ist in Deutschland zwar aufgrund unserer vielen Nachbar-Verbindungen unrealistischer, aber wenn es dann doch passiert, ereilt unsere Handynetze dasselbe Schicksal: Wenn überhaupt ein größerer Akkupuffer an der Basisstation in eurer Nähe vorhanden ist, ist er in der Regel nach wenigen Stunden leer. Die Netzbetreiber sagen auch ganz klar: Unsere Netze sind von der öffentlichen Stromversorgung abhängig.

Wollt ihr euch für so einen Fall vorbereiten, müsst ihr für alternative, netzunabhängige Kommunikationskanäle sorgen. Da kann man natürlich ganz klassisch auf Sprechfunkgeräte in den allgemein zugeteilten Bereichen alias “Jedermannfunk” gehen, etwa PMR auf 446 MHz oder CB-Funk auf 27 MHz … ist beides lizenzfrei. Aber um dort gute Reichweiten zu erzielen, muss man schon einigen Aufwand betreiben — etwa große Antennen aufs Dach schrauben. Relaisfunkstellen, die die Reichweite etwa von einem Berg aus verlängern, sind in diesen Bereichen nicht zulässig und die meisten Funkgeräte können das deshalb auch gar nicht.

Meshtastic

Etwas einfacher kann man es sich mit Meshtastic machen: Wie ich eingangs schon erwähnt habe, ist Meshtastic ein Funkprotokoll für den Textnachrichtenaustausch. Wer mitmachen möchte, benötigt ein Meshtastic-fähiges Gerät — auch genannt Node — und die Meshtastic-App auf dem Smartphone. Beide werden per Bluetooth miteinander verbunden. Das Node erweitert das Smartphone sozusagen um eine Schnittstelle zur netzunabhängigen Fernkommunikation — etwas, was Smartphones sonst nicht können, weil 5G- und LTE-Modems keinen Handy-zu-Handy-Modus haben und WLAN und Bluetooth nur so ungefähr 100 Meter weit reichen.

Meshtastic nutzt die Datenfunktechnik LoRa – das steht für „Long Range“ – um mit sehr wenig Energieaufwand sehr hohe Reichweiten zu erzielen. Bei freier Sicht zwischen zwei Punkten geht das locker 10 Kilometer, meist aber weiter. Die damit erreichte Datenrate ist allerdings gering, wir reden hier über wenige Kilobit pro Sekunde; die Meshtastic-Grundeinstellung liegt bei 1,07 Kilobit pro Sekunde. Das ist auch der Grund, weshalb Meshtastic keine digitale Sprache oder etwa Bilder überträgt, sondern nur verschlüsselte Textnachrichten mit bis zu 200 Zeichen.

Das Einrichten und Texten läuft bei Meshtastic aus der Smartphone-App heraus und ist relativ simpel. Die Chat-Oberfläche unterscheidet sich auch nicht allzu sehr von der bei WhatsApp & Co. Gerade für weniger technikaffine Menschen ist da also die Hürde etwas geringer als bei einem CB-Funkgerät zum Beispiel, wo man dann ja noch die Bedienung erlernen, Antennen anschrauben und die richtigen Kanäle einstellen muss. Wie bei den anderen Jedermannfunk-Arten können bei Meshtastic alle ohne eine Prüfung oder Ähnliches mitmachen, denn der genutzte Frequenzbereich zwischen 863 und 870 MHz ist komplett lizenzfrei nutzbar.

Zur Trennung der Kommunikation gibt es Kanäle, die sind mit Gruppenchats in Messengern vergleichbar. Ab Werk hat jedes Meshtastic-Node einen allgemeinen Kanal voreingestellt und bis zu sieben weitere kann man selbst anlegen. Jeder Kanal hat einen eigenen Schlüssel, sodass nur Nodes mit dem passenden Schlüssel Nachrichten entschlüsseln können. Ein privater Familienchat ist in Meshtastic also kein Problem. Außerdem hat jedes Gerät ein Schlüsselpaar aus öffentlichem und privatem Schlüssel, sodass auch geheime Direkt-Chats möglich sind.

Das beim Sprechfunk hohe Risiko, etwas zu verpassen, wenn man mal kurz nicht am Funkgerät ist, gibts bei Meshtastic übrigens auch nicht — selbst, wenn das Smartphone mal aus ist. Die Nodes speichern eingehende Nachrichten nämlich und schicken sie an die App, sobald diese sich wieder verbindet.

Was ist Meshing?

Der größte Vorteil gegenüber CB-Funk & Co., den hab ich bislang unterschlagen, ist aber das Meshing: Meshtastic-Geräte helfen dabei, Nachrichten aus Gruppenchats, Direktnachrichten oder Positionsdaten weiterzuleiten, indem sie sie erneut aussenden, nachdem sie sie von einem anderen Node empfangen haben. Das gilt auch für Nachrichten aus Chats, die sie selbst nicht entschlüsseln können – das Meshtastic-Gerät des Nachbarn sendet also auch euren Familienchat weiter, ohne tatsächlich mitlesen zu können.

Beim Weiterleiten entscheidet jedes Gerät individuell, ob es eine empfangene Nachricht erneut senden soll – abhängig davon, ob es sie bereits kennt und ob ein anderes Node sie nicht bereits weitergeleitet hat. Dazu wartet jedes Node nach Empfang eine kurze, zufällige Zeit. Hat in dieser Zeit niemand sonst die Nachricht gehoppt, sendet das Node sie erneut aus. So entsteht ein intelligentes, sparsames Meshnetz, das auch weit entfernte Geräte zuverlässig erreicht.

Damit keine endlose Nachrichtenflut entsteht, hat jedes Paket einen Hop-Zähler und bei jedem Hop wird der Zähler um 1 heruntergezählt. Ist der Zähler beim Empfang auf 0, wird das Paket nicht erneut ausgesendet. Die Werkseinstellung ist 3, aber man kann den Zähler auf bis zu 7 stellen und damit dann richtig weit kommen. Sollte man nur nicht unbedingt machen, wenn’s nicht nötig ist.

1 und 1 zusammengezählt: Stellt man jetzt ein Meshtastic-Gerät auf ein hohes Gebäude oder einen hohen Berg, steigt die Reichweite für alle Geräte im Tal drastisch an, denn ihre Pakete werden ja von dem Gerät auf dem hohen Standort erneut ausgesendet. Zwischen zwei Bergen sind problemlos 100 Kilometer möglich.

Diese strategisch positionierten Geräte nennt man „Router“. Das ist dann zwar auch wieder eine Art Netzinfrastruktur, aber weil Meshtastic so wenig Energie benötigt, reicht ein kleines Solarpanel für den Dauerbetrieb und mit überschaubarer Akkukapazität kann man mehrere Wochen Dunkelheit überbrücken. Das ist also kein Vergleich mit einer Mobilfunk-Basisstation, die mehrere Hundert Watt für den Betrieb benötigt.

Meshtastic ging 2019 als Hobbyprojekt auf der Code-Plattform GitHub los und ist mittlerweile ne eigene Firma. Als wir 2022 das erste Mal über Meshtastic berichtet haben, war’s wirklich noch in den Kinderschuhen. Heute ist zwar immer noch im Beta-Status, hat aber krass an Funktionen gewonnen, ist wirklich schon echt stabil und macht vor allen Dingen auch Spaß.

So! Neugierig geworden?! Dann erzähl ich jetzt, was ihr braucht, um selbst Meshtastic-User zu werden!

Benötigte Hardware

Wenn ihr überhaupt keine Lust auf Basteleien habt, ist das SenseCAP T1000-E von Seeed Studio die richtige Wahl für euch. Das Teil kostet ungefähr 50 Euro, ist so groß wie eine Kreditkarte …vielleicht ein bisschen größer … und ist das ideale Gerät für Einsteiger. Darin steckt ein super sparsamer Bluetooth-Chip von Nordic, die haben das Thema Energiesparen bei Bluetooth-Chips wirklich durchgezockt. Das kleine Ding hier hält mit 700 Milliamperestunden einfach 2–3 Tage und noch länger, wenn man das GPS-Modul ausmacht.

Positionsdaten kann Meshtastic auch, gibt auch eine Karte in der App, hatte ich vorhin nicht explizit erwähnt. Kann man natürlich abschalten, für die Privatsphäre. Aber das ist der Grund, weshalb viele Meshtastic-Geräte auch ein Modul für Systeme wie GPS und Galileo haben.

Das T1000-E kommt mit Meshtastic vorinstalliert, aber da Meshtastic nach wie vor Beta-Status hat, muss man sich darauf einstellen, gelegentlich mal Updates machen zu müssen. Das geht aber wirklich echt einfach bei dem Gerät: Man steckt das USB-Kabel in den Rechner, hält den Knopf vorne gedrückt und flickt den Magnetkontakt zweimal so weg vom Gerät. Das bringt das T1000 dann in den Installationsmodus, sodass es im Dateimanager als Laufwerk auftaucht. Dann geht man auf die Meshtastic-Seite, lädt die Firmware herunter und kopiert sie auf das Laufwerk — fertig. Ziemlich simpel.

Das Einrichten ist auch echt super einfach.

App-Einrichtung

Wenn ihr einen 3D-Drucker zur Verfügung habt und euch nicht vor ein wenig Bastelei scheut, könnt ihr euch auch ein Node selber bauen, ist dann ein bisschen günstiger und mit Display. Das hier ist ein Heltec LoRa32 v3 mit dem ESP32, einem bei Bastlern beliebten Mikrocontroller mit WLAN und Bluetooth. Bei Amazon gibt’s zum Beispiel Sets, wo gleich ein Akku dabei ist, und diese Antennen gibt’s da auch. Das Gerät hier hat unsere Autorin Paulina Graf gebaut und auch gleich einen Artikel dazu geschrieben, wie das geht. Super einfaches, einsteigertaugliches Bastelprojekt, Link ist in der Beschreibung.

Nahezu bastelfrei ist übrigens auch das Solar-Node auf unserem Dach. Das ist das D5 von KeepTeen aus China. Die bauen normalerweise Solarmodule mit integriertem Laderegler und Akku für Lampen oder IP-Kameras und haben einfach in eines ihrer Produkte eine Meshtastic-kompatible Platine eingebaut. Dazu muss man dann nur noch vier 18650-Akkus einstecken und dann kann’s losgehen. Im Lieferumfang ist Montagematerial für Bäume und Wände. Wir haben uns da aber nochmal einen Masthalter für besorgt; das Modul hat ein ¼-Zoll-Stativgewinde auf der Rückseite, was das Montieren von allerhand Montageoptionen einfach macht.

Fazit

Ich hab die letzten Wochen natürlich auch viel für dieses Video und meinen Artikel auf heise+ mit Meshtastic herumgespielt. Mein Kollege Jan Mahn und ich haben auch die Kombination aus KeepTeen D5 auf dem Dach des Verlags und dem SenseCAP T1000-E getestet und wir sind hier im innerstädtischen Umfeld so auf circa ein bis drei Kilometer gekommen.

Autorin Paulina war mit ihrem Heltec auch schon im Höhenzug Deister bei Hannover unterwegs und hat dort 18 Kilometer entfernte Meshtastic-Nodes erreicht. Da geht also wirklich deutlich mehr, wenn man ein Node auf einem Berg hat.

Praktisch ist, dass Meshtastic im Chat anzeigt, wenn das Paket erneut ausgesendet wurde, also sozusagen die Mesh-Wolke erreicht hat. Das heißt aber noch nicht, dass es auch bei allen angekommen ist. Wenn man wirklich sichergehen möchte, dass ein bestimmter Empfänger die Nachricht erhalten hat, muss man einen Direktchat öffnen und da gibts dann das Personen-Icon als Empfangsbestätigung, sowas wie der Doppelhaken in Messengern.

Dafür, dass Meshtastic als Software einfach kostenfrei ist, ist das alles schon echt gut. Und die Nodes sind ja auch günstiger als ein gutes Sprechfunkgerät mit allem Drum und Dran. Ich werde mich auf jeden Fall weiter mit dem Thema beschäftigen und hoffe, euch hat unser kleiner Meshtastic-Ausflug gefallen. Wenn euch das Thema interessiert, schreibt’s in die Kommentare. Keno und ich haben da nämlich noch ein paar Videoideen zu Meshtastic.

Ich hab euch auch alle wichtigen Links in die Beschreibung gepackt, damit ihr direkt selbst loslegen könnt und ein paar weitere Infos zum Thema Katastrophenvorbereitung sind auch dabei. Denn Kommunikation ist nämlich nicht alles und das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe hat da eine schlaue Checkliste gebaut!

Vielen Dank fürs Zuschauen … Abo, Like, ihr wisst. Tschüssi!

c’t 3003 ist der YouTube-Channel von c’t. Die Videos auf c’t 3003 sind eigenständige Inhalte und unabhängig von den Artikeln im c’t Magazin. Die Redakteure Jan-Keno Janssen, Lukas Rumpler, Sahin Erengil und Pascal Schewe veröffentlichen jede Woche ein Video.

(mond)

Die Europäische Kommission plant die digitale Gesundheitsversorgung der Zukunft mit virtuellen Zwillingen. Einen Einblick darüber gab Lisbet Geris, Professorin für Biomechanik und Computational Tissue Engineering an der Universität Lüttich und der KU Leuven, auf dem von der TMF organisierten GenomDE-Symposium. Geris ist Koordinatorin der von der EU geförderten Initiative „Ecosystem for Digital Twins in Healthcare“ (EDITH), innerhalb der ein Netzwerk für digitale Zwillinge (Virtual Human Twin, VHT) im Gesundheitswesen aufgebaut werden soll.

„Wenn wir über digitale Zwillinge in der Medizin und im Gesundheitswesen sprechen, verwenden wir eine viel breitere Definition“, so Geris. Anders als beispielsweise in der Industrie, wo digitale Zwillinge reale Objekte in Echtzeit abbilden, versteht man in der Medizin darunter eine personalisierte Modellierung biologischer Systeme – etwa von Zellen, Organen oder ganzen Organismen. Diese Modelle beruhen auf individuellen Patientendaten wie Genomsequenzen, Bildgebung, Krankheitsverläufen oder Vitalparametern und können beispielsweise zur Simulation von Medikamentenwirkungen oder zur Operationsplanung verwendet werden. Das soll unter anderem individuelle Diagnosen, Therapieentscheidungen und klinische Studien unterstützen.

„Wir werden nicht nur einen digitalen Zwilling haben, sondern eine Reihe eigener digitaler Zwillinge. Diese können Zwillinge von Zellen, Geweben, Organen oder eines gesamten Systems sein – aber auch Zwillinge der eingesetzten Therapie“, erklärte Geris. Die Anwendungsbereiche seien vielfältig: von der Blutzuckerregulation über die Optimierung von Inhalatoren bis hin zur digitalen Nachbildung des Herzohrs bei Patienten mit Vorhofflimmern – überall dort, wo personalisierte Vorhersagen helfen können, Therapien zu verbessern oder Risiken zu minimieren. Bereits 2018 hatte die US-amerikanische Arzneimittelbehörde FDA eine Herzschrittmacher-Elektrode von Medtronic zugelassen, die Geris zufolge nur nach Tierversuchen und virtuellen Simulationen zugelassen wurde. Das habe nicht nur Kosten, sondern auch Zeit eingespart.

Europäische Infrastruktur im Aufbau

Mit der Einrichtung des VHT-Programms will die EU nun die bislang stark fragmentierten Projekte bündeln. Ziel ist eine skalierbare, interoperable Infrastruktur mit einem Daten- und Modell-Repository sowie einer Simulationsplattform, die Zugang zu verteilten Datenquellen ermöglicht – etwa den Genomrechenzentren oder dem im Frühjahr in Kraft getretenen European Health Data Space, in den Daten aus der elektronischen Patientenakte, medizinischen Registern fließen sollen. Das diene der Entstehung neuer digitaler Zwillinge. Die Plattform sammle dabei nicht selbst Daten, sondern soll als föderiertes System auf existierende Datenräume zugreifen.

Ein zentrales Anliegen ist es, die Glaubwürdigkeit, Transparenz und ethische Verträglichkeit digitaler Zwillinge sicherzustellen. Dazu zählen unter anderem Datenschutz, Erklärbarkeit von KI-Modellen, der Schutz persönlicher Identität und eine frühzeitige Einbindung von Patienten. Dafür wurden umfassende Informationsmaterialien und Fokusgruppen entwickelt, um Vertrauen in die Technologie zu schaffen.

Verbindliche Standards fehlen

Trotz großer Fortschritte bestehen noch viele technische, regulatorische und gesellschaftliche Herausforderungen, erklärte Geris. Es fehlen verbindliche Standards, viele nationale Initiativen arbeiten parallel und nicht interoperabel, und auch rechtliche Fragen – etwa zur Haftung oder zum Einsatz synthetischer Daten – sind noch offen. Die EU hat daher gemeinsam mit Wissenschaft, Industrie, Kliniken und Patientengruppen eine Roadmap mit 30 Handlungsempfehlungen erarbeitet, die bald veröffentlicht werden soll.

Die Virtual-Human-Twin-Initiative ist Teil einer größeren europäischen Strategie, die Digitalisierung, Biomedizin und Künstliche Intelligenz enger verzahnen will. Prognosen zufolge wird der Markt für medizinische digitale Zwillinge in den kommenden Jahren stark wachsen. Die Hoffnung besteht auf eine bessere, schnellere und individuellere Medizin – von der Diagnostik bis zur Therapieplanung. Ob sich digitale Zwillinge tatsächlich als Standardwerkzeug in der Gesundheitsversorgung etablieren können, wird sich in den nächsten Jahren zeigen.

(mack)

Mit dem Fokus auf Datenanalyse und OLAP-Workloads hat DuckDB Labs die SQL-Datenbank DuckDB als leichte und weniger komplexe Alternative zu etablierten Werkzeugen wie Apache Spark oder pandas entwickelt. Künftig sollen Lakehouse-Formate wichtiger werden, verkündete DuckDB Anfang des Jahres auf seiner Entwicklerkonferenz DuckCon. Viele Anwenderinnen und Anwender von DuckDB erwarteten daraufhin eine bessere Unterstützung für Apache Iceberg und Delta – insbesondere für das Schreiben und nicht nur Lesen.

Stattdessen kündigte DuckDB Labs mit DuckLake aber eine komplett neue Spezifikation inklusive Implementierung eines Lakehouse-Formats an – und damit eine direkte Konkurrenz zu Iceberg und Co..

Im Kern legt die Spezifikation fest, alle Metadaten eines Lakehouse in einer relationalen Datenbank und die eigentlichen Daten wie üblich in einem Blob/Object Store zu speichern. Das Speichern in der relationalen Datenbank soll sowohl Performancevorteile bieten als auch den Weg für neue Funktionen eröffnen.

Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Datenarchitektur: DuckLake vereint Katalog und Tabellenmetadaten“.
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