树莓派4开源Wi-Fi HaLow网状路由器：实现远距离离线通信与个人隐私保护

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总结：

Haven是一款基于树莓派4的开源便携式Wi-Fi HaLow网状路由器，打破了传统硬件行业的规则。它利用Sub-GHz频段实现数公里范围内的通信，穿透性强，支持完整的IP网络，带宽可达10 Mbps，且无需特殊许可证。该路由器搭载802.11s和BATMAN协议，构建自愈、点对点和多层网状网络，所有组件均为开源。采用两节21700电池供电，可提供约8小时的续航，设计坚固耐用，便于携带和安装。Haven强调用户对其数据和技术的完全所有权，通过开放硬件和固件避免供应商锁定和隐私问题，甚至能在无互联网环境下进行FaceTime通话。外壳由碳纤维增强尼龙制成，具有高强度和耐热性，并兼容GoPro安装系统，提供极大的灵活性。视频提供了详细的构建指南、零件清单和免费STL文件，鼓励社区成员自由构建、修改和共享。

Haven路由器概述 [00:00:00]

Haven路由器是一款创新的开放式无线路由器，它颠覆了传统硬件行业的既有规则，为用户提供了前所未有的自由度和功能。

• 核心理念与优势 [00:00:07]
  • Haven是一款开放式无线路由器，实现了传统家庭网络设备无法实现的功能。
  • 它完全采用开源工具构建，没有黑箱固件，没有中间商，也无需按月订阅。
  • 强调去中心化和用户所有权，避免了公司对技术和数据的控制，例如Apple在英国被强制关闭端到端加密的案例。
• 技术特性 [00:00:19]
  • Sub-GHz Wi-Fi支持： 利用Sub-GHz频段，信号传输距离更远，穿透障碍物能力优于2.4GHz或5GHz频段。
  • 长距离连接与IP网络： 连接范围可达数公里，与LoRa和Meshtastic项目使用相同的频段，但支持完整的IP网络，使所有在线应用都能正常运行。
  • 高带宽： 采用不同的调制技术，带宽可达10 Mbps（对称链路），比飞机或酒店提供的Wi-Fi更快。
  • 免许可运行： 在与LoRa相同的免许可ISM频段运行，任何人都可以构建、部署和连接节点。
  • 开放标准网状网络： 运行802.11s和BATMAN（Better Approach To Mobile Ad-hoc Networking），支持自愈、点对点和多层网状网络。
  • 便携与续航： 无需电源插座，由两节21700电池供电，提供约8小时的运行时间。
  • 成本效益： 整个构建（从树莓派到天线）成本仅几百美元，远低于军用加密电台。

    

• 对比传统设备 [00:01:09]
  • 传统专有网状系统（如Eero或Ubiquiti）是封闭的，而Haven是基于开放标准。
  • Haven的开放性使其能够抵御国家强制，提供真正的零信任系统。
  • 对比军用级电台MPU5或Sylvis，Haven无需特殊操作许可，并且成本极低。

    

  • 传统家庭实验室设备通常需要气候控制机架和UPS，而Haven则可以轻松放入背包，随时随地运行完整的网状网络。

    

  • Starlink和Ubiquiti等设备虽然工程精良，但高度专有，用户干预可能导致保修失效，且公司以利润为导向。

    

开源与去中心化哲学 [00:02:02]

Haven不仅仅是一个产品，更是一种理念，代表着未来去中心化、开放技术的方向。

• 数据隐私与所有权 [00:02:11]
  • Haven完全基于开源工具构建，没有黑箱固件或每月订阅，确保用户对其技术和数据的完全控制。
  • 举例说明苹果在英国被迫关闭用户端到端加密服务，指出隐私可能被公司撤销，而Haven的去中心化开放技术则不受国家胁迫。

    

• 模块化与可定制性 [00:04:47]
  • Haven具有高度模块化特性，用户可以根据需求更换不同的Wi-Fi HaLow芯片、主板（如Rockchip或其他可信赖的板卡）和天线。

    

    

    

  • 这意味着用户可以从硬件、固件到外形尺寸的各个层面进行定制，直到完全符合个人需求。
  • 离线FaceTime功能展示了Haven在无互联网环境下的IP网络能力。

    

• 社区与创新精神 [00:06:52]
  • OpenWrt梗图，讽刺其他路由器系统是OpenWrt的包装，强调开源的力量。

    

  • MeshTastic Reddit社区页面，显示每周贡献量，证明独立开源项目的活力。

    

  • 视频强调了去中心化开放技术是未来趋势，并鼓励社区参与、理解和共建。

Haven路由器组件解析 [00:07:44]

深入了解Haven路由器的各个组成部分及其功能，展现其开放性和高性能。

• 核心处理器：树莓派4 [00:08:07]
  • Haven的核心是一块树莓派4，它支持Seed Studio的Wi-Fi HaLow卡。
  • Haven配备8GB内存，而类似军事级设备MPU5仅有2GB，且Haven提供对完整堆栈的开放访问和可检查的物料清单，透明度极高。
  • 值得关注的是，有网络工程师通过修改设备覆盖树，成功让HaLow芯片在性能更强的树莓派5上运行。
• 无线模块：Seed Studio Wi-Fi HaLow卡 [00:09:05]
  • Mini PCIe扩展卡来自Seed Studio，用于安装Seed Studio Mini PCIe HaLow卡，其中包含Morse Micro无线电芯片。

    

    

  • Morse Micro最近获得了7000万美元融资，预计未来将有更多增长。

    

• 电源方案 [00:09:22]
  • 采用Waveshare Pogo Pin电池座，可安装两节容量均为5000mAh的21700电池，总容量达10000mAh。

    

  • 经测试，在运行Mumble对讲服务器并连接两个客户端的情况下，单次充电可支持7小时。
  • 电池一旦安装，可通过USB-C接口进行充电，无需拆卸。
• 辅助Wi-Fi适配器 [00:09:52]
  • 由于树莓派的板载Wi-Fi模块无法与HaLow无线电并行使用，Haven通过添加一个USB Wi-Fi适配器来提供独立的2.4GHz Wi-Fi无线电。
• 无线电功率与法规 [00:10:11]
  • 在美国，Sub-GHz ISM频段的最大发射功率限制为1瓦（30 dBm），总EIRP（等效全向辐射功率）为4瓦（36 dBm）。
  • 大多数LoRa和HaLow无线电通常在22 dBm左右，但新板卡（如Haltech V4板）已将LoRa输出提升至27 dBm，这在对数尺度上相当于功率增加了四倍。

    

  • Seed Weo WM6180模块最初限制在22 dBm，但OpenMANET项目通过代码重构将其解锁至27 dBm，显著提升了Haven项目的性能。

    

    

  • Haven当前设置的总EIRP约为31 dBm（27 dBm发射功率 + 4 dBi天线增益），远低于法定限制。

    

• 天线选择 [00:11:54]
  • 天线选择具有极大的灵活性，大多数MeshTastic天线都适用，因为它们设计用于相同的Sub-GHz频段。
  • HaLow工作频段大约在880 MHz至930 MHz之间，因此建议使用调谐至915 MHz附近的天线。
  • 视频中测试的Rockland MeshTac鹅颈天线，具有4 dBi增益，SMA公头连接器，性能稳定。

    

坚固耐用的外壳设计 [00:12:37]

Haven的外壳设计旨在提供军用级耐用性和极高的适应性。

• 设计与材料 [00:12:41]
  • 外壳由Moros X IP Mesh Radios的设计师Trey精心设计，采用STL Infusion 360，并且设计文件完全可打印并免费提供。
  • 推荐使用Fibron PA6-CF20（碳纤维增强尼龙6）线材进行打印，该材料含有20%碳纤维，提供工业复合材料般的致密性和刚性，拉伸强度超过100 MPa，耐热性超过200摄氏度。

    

  • 外壳设计无任何品牌标志或序列号，确保100%隐匿和不可追溯。
  • JLC提供的PA11HP尼龙材料也经过测试，具有高强度和耐热性。

    

  • 组装后，外壳无需再次打开，可通过侧面的USB-C端口直接充电。
  • 该材料的坚固性得到了验证，类似材料的Morozex IP Mesh Radio曾被汽车碾压，仍能正常工作。

    

    

  • Morozex下一代电台进一步提升，增加了电池锁定和释放机制、Peltor ComTac耳机的物理对讲集成以及全面的ATAC VX语音插件支持。

    

    

    

• 多功能安装选项 [00:15:51]
  • Haven设计用于野外携带和部署，支持多种安装选项。
  • 外壳集成了通用的GoPro安装系统（1/4英寸螺纹），兼容市面上大多数GoPro支架，包括三脚架、吸盘支架、夹具和绑带。

    

  • GoPro支架坚固耐用且成本低廉，方便用户为Haven找到合适的安装点。

    

    

构建与未来展望 [00:16:41]

Haven的最终目标是赋能用户，通过开放技术实现真正的控制和创新。

• 免费构建指南与开源共享 [00:16:41]
  • 提供了详细的Haven构建指南，涵盖了每一个部件、命令和设置步骤，可在描述中找到。
  • Haven的完整STL示意图已免费上传至Printables，并采用公共领域许可（最宽松的许可），允许用户在家打印、分享、重混合甚至销售。