04. Analiza opcji
Kryteria wyboru
Każda opcja musi spełnić warunki konieczne: pracę offline, krótką wiadomość ze zwrotnym potwierdzeniem aplikacyjnym, obsługę bez instalacji, trwałość po restarcie, aktywny przekaźnik, działanie bez znalezionego sprzętu i jawne interfejsy. Następnie porównuje się energię, trudność uruchomienia, koszt wytworzenia, naprawę i dostępność niezależnych części. Brakuje danych pomiarowych do uczciwego rankingu liczbowego.
| Opcja całego systemu | Mocna strona | Główna cena / ryzyko | Decyzja |
|---|---|---|---|
| Laptop + router + internet | najmniej nowego sprzętu i szybki kanał | utrata sieci publicznej odcina odbiorcę | opcjonalny kanał, nie jedyna droga |
| Radio głosowe + papierowy rejestr | prosta procedura i mało oprogramowania | ciągła praca operatora, błędy przepisywania, trudne statusy dla mieszkańców | uzgodniony kanał zastępczy |
| Samodzielna stacja MCU + Reticulum/LXMF + LoRa SF7 na gotowej płytce z SX1262; komputer i router opcjonalne | łączność i przekaźnik bez znalezionego sprzętu i bez 230 V; istniejące sterowniki LoRa w microReticulum i RNode; w modelu około 11 dB lepsza czułość niż cel P1 i krótszy czas nadawania; gotowe moduły z deklaracją zgodności UE od wielu producentów; brak własnego toru RF | stos, kolejka, ekran i przyciski w oprogramowaniu układowym (firmware); dojrzałość microReticulum; układy LoRa pochodzą z jednej technologii, więc drugie niezależne wykonanie wydania (W14) wymaga osobnej decyzji po pilotażu | wybór bazowy pilotażu (D10, 2026-10-08) |
| Samodzielna stacja MCU + Reticulum/LXMF + własny FSK P1 | jawny profil i dwóch kandydatów RF od niezależnych producentów; sterowniki P1 i stanowiska deweloperskie już są | dwa projekty torów RF, dwie rodziny MCU, mieszana kwalifikacja TI–ST i badania RED każdego wykonania; gorsza czułość niż LoRa; ujemny zapas łącza w modelu przy niskich antenach | wariant zapasowy (warunki powrotu w D10) |
| Laptop jako węzeł + router + modem P1 (wariant 0.4) | dojrzały stos w Pythonie na komputerze | bez laptopa brak łączności; przekaźnik zużywa 788–2312 Wh na dobę; adapter czasu dla protokołu KISS (łącza komputer–modem); przetwornica 230 V na ścieżce krytycznej | zastąpiony w 0.5; w schronieniu komputer zostaje rozszerzeniem stacji, a na stanowisku odbiorczym dojrzały stos w Pythonie wraca na obowiązkowy komputer za stacją stanowiska (D19) |
| Urządzenia Meshtastic lub MeshCore | istniejące oprogramowanie i urządzenia z ekranem, które działają bez telefonu | osobna integracja kontraktów WICI i trwałego potwierdzenia; ocena alternatyw części | alternatywa, gdy zmniejszy całość prac po próbie |
| Stacja na komputerze jednopłytkowym z Linuksem + radio | ten sam stos w Pythonie co wzorzec protokołu; Wi-Fi na płytce | pobór rzędu 1 W, kilka razy więcej niż MCU; karta pamięci wrażliwa na zanik zasilania; start trwający kilkadziesiąt sekund; zwykle jeden producent płytki | alternatywa, gdy microReticulum nie przejdzie T3 |
Dlaczego LoRa SF7 (D10). Wybór modulacji FSK nie daje przewagi zasięgu ani kosztu nad LoRa. Katalogowa czułość SX1262 przy SF7 i 125 kHz wynosi −124 dBm, czyli przy tych samych około 3 dB toru wejściowego −121 dBm na złączu, 11 dB lepiej niż cel P1 (−110 dBm). Model łącza z rozdziału 06 daje wtedy na 1 km dodatni zapas także przy antenach 10 m i 3 m (+7,5 dB; P1: −3,5 dB).
Mimo mniejszej szybkości w eterze LoRa SF7 nie ma 29-bajtowego narzutu P1 na każde 86 B, więc obsługa 50 zgłoszeń przez przekaźnik zajmuje w modelu 16,4–17,2 min zamiast 22,6–24,0 min. SF8 daje kolejne 2 dB, ale 50 zgłoszeń zajmuje 29,1–30,4 min, więc nie mieści W10; zostaje tylko do porównania zasięgu w etapie 0.
Najmocniejszym argumentem jest koszt pracy: gotowe moduły z deklaracją zgodności UE i istniejące sterowniki w microReticulum usuwają z pilotażu dwa projekty torów RF, mieszaną kwalifikację TI–ST i badania radiowe własnego toru. Właściwości rozwiązań, warunki powrotu do P1.
Uproszczenia przyjęte w wariancie bazowym
| Wybór | Co upraszcza | Pozostający koszt |
|---|---|---|
| Samodzielna stacja; komputer i router jako rozszerzenia | łączność bez znalezionego sprzętu, bez 230 V i bez konfiguracji systemu; mały pobór przekaźnika | oprogramowanie układowe na MCU; na poziomie 1 tylko zgłoszenia schronienia z gotowymi frazami, bez swobodnego opisu |
| Stacja pilotażowa z gotowych części: płytka MCU z SX1262 z deklaracją UE, moduł FRAM, ekran na module, przyciski, kupiona obudowa | brak własnej płytki, toru RF i bloku zasilania przed pilotażem; części od wielu sprzedawców | większa obudowa i więcej połączeń przewodowych; pobór płytki do zmierzenia (W23); wyniki nie przenoszą się automatycznie na własną płytkę |
| Jedna rodzina MCU w pilotażu (ESP32-S3) | jeden zestaw sterowników i jedna kwalifikacja; zapas RAM dla stosu | drugie wykonanie (W14) i ewentualny powrót do nRF52840 dopiero po pilotażu; Wi-Fi i Bluetooth wyłączone programowo; zakres deklaracji płytki przed próbami terenowymi (D20), pełna ocena RED przy wydaniu |
| Poziomy 2–3 po pilotażu; poziom 3 na kupionej stacji zasilania | brak własnej przetwornicy 230 V, ładowarki i macierzy systemów laptopów przed sprawdzeniem samej sieci | pilotaż sprawdza tylko poziom 1 i stanowisko odbiorcze |
| Wymienne ogniwa AA + wejście 12 V | start bez ładowania; ogniwa litowe znoszą lata przechowywania i mróz; brak ładowarki ogniw w stacji | koszt ogniw; kontrola ich stanu podczas przeglądu |
| Osobny akumulator telefonów | awaria lub wymiana ładowarki nie przerywa łączności; brak układu priorytetów mocy | osobne przewody i osobny zapas energii |
| Zwykły router z DHCP (poziom 3) | brak własnego DNS, DHCP, portalu przechwytującego (captive portal) i obsługi wielu paneli producentów | sprawdzić dostęp do konfiguracji i brak izolacji Wi-Fi–LAN; używać kodu QR lub adresu |
| Oryginalne zasilacze laptopa i routera zasilane z kupionej stacji zasilania (poziomy 2–3, D05) | pozwala uniknąć zestawu własnych wtyczek i napięć laptopów i routerów oraz własnej przetwornicy 230 V | straty przetwornicy stacji zasilania i jej masa; wybór wyrobu po pilotażu |
| Tekst i sześć typów wiadomości | ograniczony ruch i mała powierzchnia integracji | potrzeby wymagające rozmowy obsługuje operator innym kanałem |
| Własna trwała kolejka w stacji + LXMF | stacja pilnuje zapisu w pamięci FRAM; biblioteka transportu pilnuje dostarczania | integracja cyklu ponowień i potwierdzeń wymaga prób |
| Antena zewnętrzna zamontowana na stałe w przygotowaniu, w miejscu wskazanym po próbie zasięgu; dipol przez okno tylko jako procedura zapasowa | „włączam stację, wystawiam antenę” bez prac na wysokości w chwili alarmu; brak wymogu dachu; działa też w piwnicy i budowli ochronnej | montaż, przepust i odgromnik w budżecie wdrożenia; zasięg zależy od przeszkód: model propagacji daje na 1 km mały (LoRa SF7) lub ujemny (P1) zapas przy niskich antenach, a łącze 99/100 potrzebuje jeszcze około 10 dB na zaniki, więc trzeba się liczyć z wyższą kondygnacją, masztem lub przekaźnikiem; stacja na ogniwach ułatwia umieszczenie przekaźnika wyżej |
Osobne ładowanie telefonów zapewnia tę samą funkcję co wspólna szyna z priorytetami mocy, ale przy mniejszej liczbie zależności. Podobnych uproszczeń należy szukać przed dodawaniem sterowników, wspólnych szyn mocy i automatyki. Uproszczenie musi zachować sprawdzalne wymagania; sama mniejsza liczba części go nie uzasadnia.
Decyzje wymagające porównania
Zasilanie laptopa (poziomy 2–3, po pilotażu): przy wdrożeniu laptop i router zasila kupiona stacja zasilania z wyjściem 230 V i oryginalnymi zasilaczami (D05). Dla komputerów zasilanych przez USB-C PD (Power Delivery, zasilanie z negocjacją napięcia) trzeba osobno zmierzyć wariant prądu stałego (DC), który może obniżyć zużycie i koszt. Nie zastępuje on uniwersalnego wymagania bez jawnego ograniczenia listy hostów.
Zasilanie poziomu 3 przy wdrożeniu (D05, zamknięte 2026-10-08): poziom 3 używa kupionej stacji zasilania i ładowarki USB z deklaracją zgodności UE. Własna przetwornica 230 V i ładowarka wypadają z zakresu projektu; ich opisy zostają w specyfikacji jako materiał archiwalny, bez dalszych prac. Poziom 3 zużywa w modelu około 1840 Wh na dobę na schronienie (rozdział 06).
Uruchomienie komputera (poziomy 2–3, po pilotażu): pakiety START dla działającego systemu Windows lub macOS i obraz Linuksa dla obsługiwanych komputerów PC dzielą kod aplikacji. To wydanie nie zakłada jednego obrazu startowego dla PC i wszystkich Maców. Przypadki zablokowanego startu i niesprawnego systemu trzeba rozpoznać przed awarią.
Radio a W14: wcześniejsze odczytanie W14 (dwie rodziny układów radiowych już w pierwszym wykonaniu) wykluczało LoRa i pociągało za sobą dwa projekty torów RF, sterowniki P1 dla obu układów i mieszaną kwalifikację układów TI (Texas Instruments) i ST (STMicroelectronics). To była największa część pracy sprzętowej, wykonywana przed jakimkolwiek dowodem, że sieć i stanowisko odbiorcze działają. Dlatego W14 rozdzielono: w pilotażu wystarczą części z co najmniej dwóch źródeł zakupu (moduły SX1262 wielu producentów), a drugie niezależne wykonanie jest wymaganiem wydania. Może nim być druga rodzina MCU albo inny układ LoRa, np. ST STM32WL; decyzja zapada po pilotażu. Warunki powrotu do P1 podaje D10.
Mikrokontroler stacji (D14): w pilotażu stacja ma jedną rodzinę MCU: ESP32-S3 (512 KiB SRAM, opcjonalnie PSRAM) na gotowej płytce z SX1262. Wbudowane Wi-Fi i Bluetooth są wyłączone programowo; czy deklaracja zgodności płytki obejmuje ją z własnym oprogramowaniem i tak wyłączonym radiem, ustala się przed próbami terenowymi (D20), a pełną ocenę RED dla tego radia (opisaną niżej) przy wydaniu.
Z odbiornikiem SX1262 (4,6 mA zamiast 22 mA dla CC1120) model z założeniami przetwornicy R02 daje ESP32-S3 około 52 h na komplecie ogniw AA przy średnio 45 mA poboru MCU i około 41 h przy 60 mA, więc W23 rozstrzyga pomiar.
Opis poniżej dotyczy wyboru dla wydania. Port Reticulum potrzebuje kilkuset kilobajtów RAM, więc STM32F103 z wycofanego kontrolera R01.3 nie wystarcza. Kandydaci to rodziny obsługiwane przez microReticulum, np. nRF52840 (Nordic) i ESP32-S3 (Espressif). Według modelu energii nRF52840 pobiera wyraźnie mniej i spełnia W23 z zapasem. ESP32-S3 ma więcej pamięci, ale z odbiornikiem CC1120 (P1) spełnia W23 tylko przy lekkim uśpieniu z odbiornikiem stale włączonym.
nRF52840 ma 256 KiB RAM, czyli mniej, niż potrzebuje stos z wymaganym zapasem. Same tablice stosu w układzie implementacji referencyjnej (pełne 32-bajtowe skróty 4096 pakietów i 256 tras z ogłoszeniami) zajęłyby w modelu około 81% tej pamięci; specyfikacja trzyma więc w RAM skróty 8 B i indeks tras, a pełne wpisy w FRAM (około 14%). Warunkiem wyboru nRF52840 jest zmierzony w T3 zapas ≥30% przy takim podziale, przed projektem płytki R02.
Odtworzenie ruchu stosu w programie 32-bitowym daje dziś 4,5% wolnej RAM w szczycie i 13,5% w stanie ustalonym, jeszcze bez LXMF (pomiar): indeks magazynów portu zajmuje około 233 B na cel zamiast 16 B. To konkretna przesłanka do D14. Przed projektem wykonania A trzeba porównać dwie drogi: MCU z większą pamięcią (nRF5340, RP2350, STM32U5; koszt, pobór wobec W23, dostępność, wsparcie microReticulum) albo głęboką przebudowę portu (zwarty indeks tras, odchudzenie obrazu o około 20 KB, utrzymanie łat wobec zmian portu), a wynik potwierdzić pomiarem na płytce.
Wbudowane nadajniki Wi-Fi i Bluetooth muszą pozostać wyłączone (W17), ale radio wyłączone tylko programowo może być nadal traktowane jako zamierzony nadajnik. D14 rozważa więc trzy drogi:
- trwałą blokadę radia z bezpiecznym rozruchem (secure boot) i pisemnym uzasadnieniem zgodności z dyrektywą radiową (RED),
- budżet badań według EN 300 328 i EN 301 489-17,
- MCU bez radia (RP2350, STM32U5).
Dwie rodziny MCU to dwa zestawy sterowników i osobna kwalifikacja; W14 wymaga ich dopiero dla wydania.
Ekran i przyciski (D15): ekran graficzny, a nie znakowy, bo potrzebne są cyrylica i piktogramy (W20). Wyświetlacz z pamięcią (memory LCD) pobiera mało prądu i pracuje na mrozie, choć −20 °C leży już na granicy jego zakresu pracy, bez zapasu. Sharp LS027B7DH01 wymaga osobnej szyny 5 V. Schronienia bywają ciemne, więc ekran ma podświetlenie włączane przyciskiem i wyłączane po czasie, wliczone do budżetu energii. E-papier zachowuje obraz bez zasilania, ale wolno odświeża się w niskiej temperaturze. Wystarczy kilka dużych przycisków obsługiwanych w rękawicach.
Stanowisko odbiorcze: jedno stanowisko upraszcza odpowiedzialność, lecz jest pojedynczym punktem utraty usługi. Drugi dyżurny i uzgodnione zastępstwo mogą poprawić wynik wcześniej niż automatyczna replikacja bazy. Automatyczne przejęcie wymaga nowego kontraktu odpowiedzialności za zgłoszenie. Stanowisko ma obowiązkowy komputer z zapasem i przenośnym nośnikiem (D19), więc awaria komputera nie jest utratą usługi na czas dłuższy niż jego zmiana.
Niezależność dostawców
W pilotażu wymaganie ogranicza się do części z co najmniej dwóch źródeł zakupu: płytki z SX1262 kilku producentów, FRAM i ekranu na modułach. Poniższy opis dotyczy wydania. Wymaganie dotyczy możliwego do zbudowania wariantu całej funkcji. Wykonania A i B mają wspólną ramkę radiową, wspólny protokół USB do komputera i wspólne zachowanie interfejsu użytkownika, ale inny układ RF albo inną rodzinę MCU, a więc inne nastawy lub płytki. Adapter Ethernet i elementy ochrony też wymagają kwalifikowanych alternatyw; kupione wyroby poziomu 3 (D05) kwalifikuje się jako całość. Zmiana regulatora może wymagać zmiany konstrukcji, nie tylko numeru w BOM.
Lista zamienników podaje wariant, producenta, parametry krytyczne i dowód próby. Otwarta licencja oraz kilka sklepów nie stanowią dowodu niezależności produkcji. Wspólne złącza, przewody, formaty i możliwość zlecenia PCB wielu wykonawcom zmniejszają zależność, ale jej nie znoszą.