Onderzoekers testen met succes meshnetwerk voor gebruik tijdens natuurrampen

Onderzoekers hebben in Puerto Rico een succesvolle test uitgevoerd van het Owl Emergency Network. Dat is een op wifi gebaseerd netwerk dat bij natuurrampen communicatie mogelijk moet maken tussen slachtoffers en hulpverleners.

Het Owl Emergency Network, een project dat ondersteund wordt door IBM, moet er bij natuurrampen voor zorgen dat mensen te allen tijde kunnen blijven communiceren, ook wanneer zendmasten beschadigd raken of bij andere technische problemen. Het systeem bestaat uit kleine draadloze zenders en ontvangers die samen een meshnetwerk vormen met een bereik van zo'n 160 vierkante kilometer.

In Puerto Rico werd de voorbije weken met succes een pilotproject uitgevoerd waarbij de hardware en software werd getest. Het gebied werd in 2017 nog getroffen door Maria, een orkaan van de vijfde categorie.

De zenders en ontvangers van het Owl Emergency Network worden ducks genoemd, omdat ze na een overstroming blijven drijven, net als een badeend. Wat software betreft maakt het clusterduck mesh-netwerk gebruik van IBM Watson Studio, Watson Cloud api’s en api’s van The Weather Company.

Het Owl Emergency Netwerk was het winnende project van de Call for Code 2018 Global Challenge, een wedstrijd waarbij ontwikkelaars oplossingen moeten bedenken om de mensheid beter voor te bereiden op natuurrampen. Om het project te realiseren kreeg het team van Project Owl niet alleen een geldprijs van 200.000 dollar, maar ook ondersteuning bij de ontwikkeling via het Code and Response-programma van IBM.

Reacties (45)

[n9iels]

Even snel opgezocht uit interesse, en het blijkt dat ze Lora gebruiken! Dit is een protocol dat gericht is op versturen van data over een lange afstand met weinig vermogen. Dit betekend dus dat de accu nog redelijk lang zal mee gaan ook.
Al denk ik dat men eerder focust op het opzetten van een tijdelijk netwerk voor een paar dagen, totdat de overheden ed. tijd krijgen op iets meer definitiefs op te zetten.

[XanderHuisman]

Alleen de verbinding tussen de MamaDuck en DuckLink (leuke woordspeling op Duckling) in een ClusterDuck is LoRa. De DuckLinks zelf zijn WiFi en kunnen daarmee met consumenten apparatuur communiceren. PapaDuck is vervolgens de bridge tussen MamaDuck en Owl en aan de code op Github te zien gebeurt dit met WiFi en MQTT.

LoRa heeft een grotere range dan WiFi, dus MamaDuck zet een groot netwerk op waarin DuckLinks een kleiner lokaal netwerk opzetten. De DuckLinks zijn dus de `bridge' zijn tussen LoRa en lokaal. DuckLinks zijn naast een bridge voor consumenten elektronica omgevingssensoren. Voor sensordata (ook info die je doorgeeft via je smartphone) heeft verder niet een hoge bandbreedte nodig, dus kan LoRa gebruikt worden om een grote afstand af te leggen met relatief laag verbruik.

In een noodsituatie (in het filmpje wordt het een beetje duidelijk) is het voornamelijk belangrijk om door te geven wat voor resources er in de omgeving zijn (o.a. brandstof, voedsel, maar ook hoeveel mensen). Omgevingsdata zoals waterkwaliteit en rookdetectie (om natuurbrand te kunnen detecteren) verandert niet snel en heeft daarnaast niet veel bandbreedte nodig.

Het netwerk is dus niet bedoeld voor videobellen, YouTube filmpjes kijken of een potje online Battlefield te spelen

Verder heeft Tweakers het in het nieuwsbericht het over een Mesh netwerk. Deze statement kan ik niet vinden op de website van het project (en in de Readme op hun GitHub). Het is een Hiërarchisch ster netwerk (Owl > PapaDuck > MamaDuck > DuckLink). In een mesh netwerk zijn er meerdere routes waarin nodes in een netwerk laag met elkaar kunnen communiceren (Mesh heeft coördinatie nodig en gebruikt over het algemeen wat meer energie. Nodes kunnen bijvoorbeeld elk uniek bericht herhalen = network flooding, of met kleine berichten een route vinden waarin data wordt verzonden). In dit project gaat data voornamelijk van DuckLinks naar Owl (en weer terug). DuckLinks praten dus niet met elkaar en hetzelfde geldt voor MamaDucks. Een Mesh kan er voor zorgen dat DuckLinks uit verschillende ClusterDucks met elkaar kunnen communiceren (geen Mama nodig), maar dit kan al snel complex worden met grote aantallen nodes waardoor een Hiërarchisch netwerk simpeler is.

Edit: PapaDuck gebruikt WiFi in combinatie met MQTT voor de communicatie met Owl.

[Reactie gewijzigd door XanderHuisman op 23 juli 2024 06:00]

[kodak]

Deze test waar men zo triomphantelijk over doet lijkt echter niets te maken hebben met het nuttig kunnen communiceren. Er komt zelfs niet naar voren of het opzetten van het netwerk realistisch is voor een noodsituatie. Dan is het aardig dat ze bewijzen dat het netwerk onder de gegeven normale omstandigheden kan communiceren, maar voor een noodsituatie gaat het om een complexe situatie. Dat complexe komt nu geheel niet terug in de marketing voor het project. Dus leuk dat ze IBM en projectleden op Puerto Rico met hun test een "exceptional experience" hebben gehad door een netwerk op te zetten, maar nu nog tests die laten zien dat het systeem kan leveren wat in een noodsituatie in de praktijk nodig is. In nood wil je niet afhankelijk zijn van devices die het onder eigen omstandigheden leuk doen maar in de praktijk geen toegevoegde waarde hebben om het verschil te maken. Het makkelijkste hebben ze gehad en dat noemen ze al "we’ve spent an enormous amount of energy".

[Powermage]

Dat zag ik ook, an sich is dat prima, maar wat is dan het doel van het netwerk....
Niemand heeft namelijk client devices voor LoRa, dus wat is het nut van zo een netwerk tijdelijke deployen? first responders hebben hun eigen radio netwerken (al dan niet met tijdelijke zendmasten), of hebben gewoonweg SAT Terminals, en "inwoners" hebben geen telefoons die effe op Lora koppelen om toch contact ergens te houden.

dus ja: tijdelijk mesh netwerk is een goed idee, maar het nut van deze LoRa opzet mis ik even.

[GekkePrutser]

Niemand? Het wordt steeds gebruikelijker hoor. En de chips zijn enorm goedkoop (in de richting van 10 euro).

Nadeel van LoRa is wel de beperkte (1% van de tijd zenden) duty cycle in Europa, en dus de zeer beperkte hoeveelheid data die je ermee kan versturen. Hierbij moet je denken aan enkele bytes per 5 minuten. Als die nodes info gaan relayen dan is het nog veel beperkter. Ik vraag me af of dit een serieuze oplossing is. Een paar posities kan je er wel mee doorsturen, een lijst aan namen of dingen die je nodig hebt is al een heel stuk lastiger. Ik zie wel op hun website dat ze hier slimme oplossingen voor hebben bedacht zoals dat je dingen op de kaart kan zetten als waar je brandstof e.d. kan halen.

In Amerika is dit minder een probleem want daar hebben ze de 915Mhz band die die beperking niet heeft en bovendien een veel hoger zendvermogen toestaat.

Je zou natuurlijk kunnen zeggen: "Laat bij een noodgeval die 1% regel maar vallen" maar zo simpel is het ook niet. Die regel zit hard in de firmware van de zenders ingebakken. Anders worden ze niet goedgekeurd namelijk.

Maargoed, er zijn natuurlijk meer netwerken voor dit soort dingen. Zendamateurs hebben ook maatregelen voor rampen (denk aan het Nederlandse DARES), en hogesnelheidsnetwerken (Hamnet in Europa, dat gebruik maakt van point-to-point WiFi links in de amateurbanden). Maar daarvoor heb je een amateurmachtiging nodig en de daarbij behorende apparatuur. Dus dit Owl netwerk is wel een alternatief voor mensen die dat niet hebben.

Zelf heb ik ook een satteliet telefoon voor noodgevallen trouwens. Als je daar echt zorgen over maakt dan is dat wellicht wel het beste.

[Reactie gewijzigd door GekkePrutser op 23 juli 2024 06:00]

[mcDavid]

Je zou natuurlijk kunnen zeggen: "Laat bij een noodgeval die 1% regel maar vallen" maar zo simpel is het ook niet. Die regel zit hard in de firmware van de zenders ingebakken.

Behalve dat het niet zo simpel is, wíl je dat ook absoluut niet. LoRa en soortgelijke protocollen werken júíst goed vanwege die lage duty cycle. Als iemand ineens meent daar vanaf te moeten wijken en het spectrum volknalt door met een hoge duty cycle en hoog vermogen te gaan zenden, dan worden al die ducks die spaarzaam met hun accucapaciteit moeten omgaan, overstemd en dus onbruikbaar.

Voor zenden met hoge vermogens of hogere duty-cycles bestaan andere frequentiebanden, laten we die in hemelsnaam (zeker bij hulpverlening tijdens rampen e.d.) niet door elkaar gaan halen.

[GekkePrutser]

Ja klopt, voor deze toepassing is het de enige oplossing om het zo te doen, dat is waar. Nadeel is wel dat je hoe dan ook een hoop toepassingen hebt die door elkaar staan te bleren in dat kleine bandje. Niet alleen LoRa maar ook Sigfox en nog een heleboel andere zelf bedachte dingetjes die allemaal geen rekening met elkaar houden. Die 1% regel helpt om ze elkaar tijd te laten geven maar een echt goede oplossing is het ook niet (het verhoogt alleen de kans op een vrije ether)

Eigenlijk zou je voor noodgevallen beter basisstations in kunnen richten die met hoger vermogen kunnen werken en de zendtijd kunnen coordineren (zoals GSM basisstations ook doen). En stations prioriteiten kunnen geven (net als met GSM: Gesprekken naar 112 krijgen voorrang op andere gesprekken als de cel vol zit).

Wat we helaas missen in Europa is iets als die 915Mhz band in de VS. Waar je vrij gebruik van kan maken, met zowel grotere bandbreedte als vermogen. In Europa heb je alleen alternatieven die een vergunning vereisen, zoals de Amateurbanden en de commerciele oplossingen.

[Powermage]

Wat is er dan steeds gebruikerlijker aan?

Doel van het project:
"moet er bij natuurrampen voor zorgen dat mensen te allen tijde kunnen blijven communiceren"

Ik ken weinig mensen met een smartphone die met LoRa uit de voeten kunnen.
dus vanuit welk perspectief is dit gebruikelijk voor hun doel?

Dat er toepassingen te bedenken zijn die zinvol kunnen zijn met LoRa en diverse sensoren etc lijkt mij duidelijk, maar communicatie voor mensen tijdens rampen staat wel erg laag op die lijst.


Edit:
overigens lijken de nodes wel een wifi zender te hebben, en via een captive portal kan je bepaalde info ingeven, die dan via lora weer doorgestuurd worden naar t management systeem (je hebt opvang, voorraden, hulp etc)
dat is dan wel weer zinvol.

[Reactie gewijzigd door Powermage op 23 juli 2024 06:00]

[GekkePrutser]

LoRa is druk bezig zich te profileren als een open communicatie methode voor IoT waarbij het hele net verzorgd wordt door hobbyisten. Er zijn ook enkele commerciele diensten actief (zoals Sigfox dat ik al noemde, gebruikt dezelfde frequenties maar een andere techniek) en KPN heeft zijn eigen LoRa netwerk, maar er zijn ook gratis diensten zoals The Things Network.

Hierdoor is het steeds gewoner voor de hobbyist om LoRa apparatuur te hebben liggen. The Things Network zelf is niet geschikt voor noodcommuncatie omdat dit internetverbindingen als backhaul gebruikt. Maar het maakt LoRa wel tot een veel voorkomende techniek in de trukendoos van de gemiddelde maker.

Voor de gemiddelde mens met smartphone is dit Owl netwerk sowieso niet bedoeld. Je kan er niet over bellen of zelfs maar SMSen. Je zou wel een WiFi bridge kunnen maken op die Owls waarmee mensen met een smartphone de landkaartjes kunnen bekijken. Ook een WiFi chip kost maar een paar euro (ESP8266)

[Reactie gewijzigd door GekkePrutser op 23 juli 2024 06:00]

[Powermage]

zie mijn edit:
Er zit dus wel 2,4 ghz wifi in die nodes, als je inlogt op dat netwerk krijg je een captive portal waar je bepaalde info in kan zetten/beheren wat weer door gaat naar t management systeem.

zie hun Youtube video:
https://youtu.be/Gt3OTDAq2DA?t=108

[Jerie]

Interessant dat je naar DARES linkt ik had er nog niet van gehoord. Wat blijkt, zendamateurs worden wel vaker ingezet bij rampen. Zie: https://www.dares.nl/index.php/documenten/rampenmonitor

[robvanwijk]

Hierbij moet je denken aan enkele bytes per 5 minuten.

Hoeveel bytes kost "ik leef nog, GPS: x, y" (en het, psychologisch belangrijke, antwoord "we zijn onderweg hou vol!")? In deze tijd van 4K video denken we meestal in gigabytes, maar een bericht van slechts een paar bytes kan wel degelijk cruciaal zijn.

Nou moeten we alleen nog een excuus bedenken waarom elke smartphone een lora-zender nodig heeft voor iets dat iedereen wil (in het dagelijks leven), zodat iedereen die chip toch al bij zich heeft op het moment dat ie voor dit doel nodig is. Iemand ideeën...?

[TimoDimo]

Ik snap het ook niet. Het doel is "communicatie mogelijk maken tussen slachtoffers en hulpverleners". En dan communiceren via LoRa? Ik ken niemand die een LoRa-chip op zijn telefoon heeft.

Kan iemand dit uitleggen?

[Reactie gewijzigd door TimoDimo op 23 juli 2024 06:00]

[WillySis]

De telefoons mogen gewoon via wifi met een link communiceren. Later in de keten wordt dat omgezet naar LoRa.

[dez11de]

Ja, ik las het ook. Ze hebben 6000 datapunten verzameld met 60 apparaten. Dus per duck 100x de temperatuur en luchtvochtigheid doorgegeven ofzo Superhandig na een ramp; tis overal nog een koude natte kutzooi, succes!

Ik krijg de indruk dat de mamaducks een soort captive portal opzetten waarin mensen (hele) korte berichten kunnen achterlaten en wellicht wat tips kunnen ontvangen.

Tot nu toe zie ik eigenlijk niks opmerkelijks aan het hele experiment anders dat het verhoudingsgewijs nogal veel media aandacht genereert want ziewug.

[Yucon]

Wat je zegt kan wel gelden voor de LoRa eindnodes, maar dat zal voor die ducks waarschijnlijk niet gelden. Mesh en zuinig gaat nu eenmaal niet heel goed samen. Ik denk dat je het voordeel van LoRa eerder in de afstand die tussen de ducks mag zitten moet zoeken.

[Sharkoon]

Cool concept!

demo video: https://www.youtube.com/watch?v=Gt3OTDAq2DA

[Dannydekr]

Kan me hier wel meer toepassingen bij voorstellen. Als zulke apparaatjes gangbaar worden kunnen er allerlei private netwerken worden opgebouwd. In een dictatuur kan zoiets goed van pas komen om in ieder geval te zorgen dat er altijd een vorm van communicatie en informatievoorziening beschikbaar is.

[hans3702]

Dat is / was er al, een app voor je mobile telefoon

After an earthquake crippled Haiti in 2010, killing and injuring hundreds of thousands and destroying the country’s communication networks, Paul Gardner-Stephen found himself thinking about all the cell phones that had instantly become useless. With cell towers out of commission across the country, they would be unable to operate. “If the software on the phones was right,” he says, “they would keep working for at least localized communication, handset to handset.”

Gardner-Stephen, a research fellow at Flinders University in Adelaide, Australia, now leads a project that enables Android phones to do just that. Serval, as the project is called, offers an app that allows nearby phones to link up using their Wi-Fi connections, as long as they have been modified to disable the usual security restrictions. Voice calls, text messages, file transfers, and more can take place between devices with the Serval app installed. Devices don’t need to be in range of one another to communicate, as long as there are other devices running the app in between; data can hop between any phones with Serval installed.

Some communities in Washington, Brooklyn, and Detroit already have Wi-Fi-based mesh networks built on Commotion’s technology. The networks offer free Internet access by extending the reach of free connections offered by community centers; they also provide Web services and apps that function only within the local mesh.


Lees vooral het hele verhaal op: https://www.technologyrev...h-mobile-mesh-networking/ en http://www.servalproject.org/

En ook:
https://appdevelopermagaz...a-new-sdk-from-rightmesh/
https://www.networkworld....out-carrier-networks.html

android app: https://play.google.com/s...wsMSwyLDEsIm9yZy5zcGFuIl0. ( helaas wel root access nodig)

EDIT: meer links en app

[Reactie gewijzigd door hans3702 op 23 juli 2024 06:00]

[CaptainKansloos]

The Serval Mesh, dat was ook het eerste waar ik aan dacht bij het lezen van het artikel! Dat vind ik vanuit praktisch perspectief wat beter, omdat het van bestaande apparatuur in het gebied (android/iphones vd slachtoffers) uitgaat, zonder custom hardware die je moet 'verspreiden'. Al zal het bereik tussen 'nodes' wel korter zijn in dat verwacht ik, omdat het het primair gebruikt maakt van wifi tussen devices (met 1 device als hotspot).

On second thought; het lijkt erop dat OWL een wat andere insteek heeft dan Serval. Serval is vergelijkbaar met Clusterduck. OWL is meer gericht op het management om een ramp heen, maar juist het cloud gebaseerde gedeelte lijkt me niet zo'n sterk punt. In hoeveel van dit soort landen heb je een betrouwbare (en betaalbare) uplink naar dit soort diensten onder dit soort situaties?

Onder Serval kun je je eigen 'duckling' maken van een 'willekeurige telefoon'. Van de andere kant; in een rampscenario is het maar de vraag hoeveel mensen dit correct aan de praat krijgen op hun toestel wellicht.

[Trommelrem]

Niet alleen in een dictatuur, ook in een constitutionele monarchie, om bijvoorbeeld websites te deblokkeren waarvan Brein vindt dat deze zonder tussenkomst van de rechter geblokkeerd moeten worden.

[basdej]

Zou dit niet overbodig zijn als een systeem à la Starlink van SpaceX wordt uitgerold?
Of zou het eventueel zelfs samen kunnen werken?

[slijkie]

Exact mijn gedachte, echter dan moeten mensen op de grond nog allemaal hardware hebben die met de satellieten communiceren, je zou 1 node van de 'ducks' contact kunnen laten leggen met het Starlink systeem zodat er communicatie naar buiten mogelijk is. Dit lijkt mij vooral het lokale netwerk, zodat telefoons en andere devices het gewoon doen. Zeer handig dus.

[robvanwijk]

je zou 1 node van de 'ducks' contact kunnen laten leggen met het Starlink systeem zodat er communicatie naar buiten mogelijk is.

Of meer dan één; als je op een paar plekken een uplink hebt, dan kun je meerdere "clusterducks" aan elkaar knopen (als de netwerklaag hiermee overweg kan natuurlijk). Denk aan een ramp die meerdere dorpjes treft, die te ver van elkaar af liggen om twee ducks contact met elkaar te laten maken, maar dicht genoeg in de buurt dat hulpverleners in het ene dorp wel willen coördineren met hun collega's in het volgende dorp.

[Verwijderd]

Dat vraagt toch wel voor wat meer energie om daarmee te communiceren.

[t_captain]

Een klein zonnepaneeltje aan de ontvanger zou een mooie toevoeging zijn. Daarmee zou de batterij-levensduur flink kunnen toenemen of (afhankelijk van het stroomverbruik en de zonnestand) zelfs oneindig kunnen worden.

[Bor]

Het nadeel van een zonnepaneeltje is dat deze kwetsbaar is en relatief duur + goed gericht moet worden richting de zon. Je wilt dit soort zaken juist zo min mogelijk afhankelijk maken van externe factoren. Bij bv een overstroming is het ook mogelijk dat het device op zijn kop komt te liggen.

[dez11de]

Dus dit is iets wat je naast je infra voor dagelijks gebruik moet aanleggen en iedereen uitrusten met extra apparatuur voor het geval dat?

En zwemmen die ducks niet weg?

[WhatsappHack]

Toch ben ik bang dat mensen die dingen gaan jatten. Al zijn ze weinig waard, je zult ‘t altijd zien - noodsituatie of niet.

[Atlantis1995]

Er is een kickstarter van een andersoortig project genaamd 'Sonnet', maar dat lijkt in zwaar weer te zitten. Zie de comments van de kickstarter. De aanvang was veelbelovend, maar nu lopen ze tegen basale problemen aan zoals vocht bij LED's.

https://www.kickstarter.c...ized-mobile-communication

[hans3702]

En gewoon te koop zijn: Beartooth en GoTenna al is Sonnet uitgebreider en goedkoper.
Het voordeel van de "Ducks" is dat er geen app of iets anders op de wifi apparatuur van de gebruikers nodig is. En mogelijk goedkoper, ook is de opzet/ doel anders, namelijk door deze duck's met een drone of heli te droppen om zo contact te kunnen maken met smartphones op de grond in een situatie dat het GSM netwerk offline is.

[Reactie gewijzigd door hans3702 op 23 juli 2024 06:00]

[Ordon]

Een gelijkaardig project dat al langer loopt is 'The Serval Project'

[pe0mot]

Lora, 300 meter bereik vanaf een hoog gebouw in de video, 65 nodes in de test.
Ik vraag me af hoe bruikbaar dit is naast alle andere noodnetten.
Afgezien van het feit dat tienduizenden nodes moet hebben ipv 65, is het ook de technologie die na een paar jaar verouderd raakt.
In de praktijk gezien bij noodsystemen dat accu's niet opgeladen worden als er geen ramp is, men weet niet eens meer waar die dingen liggen/hangen. Ook De exitnodes moeten wel blijven werken anders heb je er niks aan.

In het filmpje zie je een hoop hoera geluiden van mensen die telefoons en portofoons vasthouden. Maar die gaan echt niet werken met deze nodes
De bitrate is ontzettend laag, bruikbaar voor noodverkeer maar je moet de verwachtingen wel managen.

edit
Probleem in Puerto Rico waren de backbones die wegvielen, lora is daar geen alternatief voor.
Lora is bedoeld voor local access en leunt op een normale IP backbone.
Een meshed network als backbone gebruiken over tientallen kilometers is een ilusie.

[Reactie gewijzigd door pe0mot op 23 juli 2024 06:00]