Budowa stacji krótkofalarskiej Remote.

W pierwszej kolejności powinniśmy ustalić, jakie możliwości dostępu do Internetu mamy w lokalizacji zdalnej oraz w miejscu, z którego będziemy obsługiwać stację. W praktyce warto rozważyć ten temat już na samym początku, ponieważ dostępna infrastruktura może mieć wpływ na lokalizację i architekturę całej instalacji.

Łącze internetowe jest jednym z podstawowych elementów stacji Remote. Od jego stabilności zależy komfort prowadzenia łączności.

Stałe czy zmienne IP?

Zapewne niektórzy z Was zastanawiają się, czy stały adres IP jest potrzebny po jednej stronie połączenia, po obu, czy może nie jest potrzebny wcale. Nie ma na to jednej odpowiedzi - zależy to od operatora i konfiguracji sieci. Gdy korzystałem z LTE w sieci T-Mobile po obu stronach połączenia, stały adres IP po stronie zdalnej, czyli serwera, był konieczny, aby porty były dostępne. Obecnie korzystam z usług dwóch różnych operatorów światłowodowych i po żadnej stronie nie mam stałego adresu IP. Porty są dostępne, a do ustalania adresu serwera używam bezpłatnej usługi DDNS oferowanej przez SoftEther VPN. Działa ona sprawnie, więc nie muszę martwić się o zmieniający się adres IP.

Przez wiele lat korzystałem ze stacji FlexRadio 6500, łącząc się z nią przez LTE, i nie miałem z tym połączeniem większych problemów, mimo że stacja bazowa operatora komórkowego znajdowała się w odległości prawie 7 km od mojego zdalnego QTH.

Do realizacji tego połączenia wykorzystywałem router zintegrowany z anteną firmy MikroTik. To rozwiązanie sprawdziło się w mojej instalacji. Zdjęcie urządzenia oraz dokładny model zamieszczę poniżej.

Obecnie po obu stronach połączenia korzystam już ze światłowodu. Zmiana ta wyraźnie poprawiła parametry komunikacji, w szczególności kilkukrotnie obniżając ping w porównaniu z wcześniejszym połączeniem LTE.

Warto jednak pamiętać, że sam rodzaj łącza nie przesądza o niezawodności połączenia. Dobre połączenie LTE może działać stabilniej niż okresowo przeciążony dostęp przewodowy. Dlatego podczas wyboru łącza należy brać pod uwagę nie tylko deklarowaną prędkość pobierania i wysyłania danych, ale przede wszystkim opóźnienia, ich zmienność w trakcie szczytu, utratę pakietów, stabilność połączenia i dostępność usługi.

Do wstępnej oceny połączenia internetowego można wykorzystać program WinMTR. Pokazuje on trasę pakietów do wskazanego celu oraz statystyki, takie jak liczba utraconych pakietów i najniższe oraz najwyższe zmierzone opóźnienie.

Moją stację Remote oparłem na radiu FlexRadio 6500, ponieważ nie wymaga ono dużej przepustowości łącza, a ponadto umożliwia pracę przez SmartLink lub tunel VPN. Osobiście korzystam z VPN, co daje mi również dostęp do sieci lokalnej oraz systemu sterowania skrzynią: odczytu czujników, włączania i wyłączania zasilania, resetowania urządzeń i monitorowania stacji. Do zestawienia połączenia VPN używam programów SoftEther VPN Server i VPN Client.

Do łączenia się przez sieć lokalną z komputerem, na którym działa serwer, używam programu TightVNC Viewer. Serwer działa na komputerze DELL OPTIPLEX FX160 MINI, który pracuje bezawaryjnie od kilkunastu lat. Nie powoduje zakłóceń w pasmach amatorskich, a jego moc obliczeniowa jest wystarczająca przy znikomym zużyciu energii.

W przypadku komputera pełniącego funkcję serwera warto rozważyć zainstalowanie programu Czasowyłącznik i zaplanowanie jego cyklicznego restartu. Regularne ponowne uruchamianie może pomóc uniknąć niektórych problemów, na przykład z uzyskaniem adresu IP po przywróceniu zasilania, a także błędów wynikających z długiej, nieprzerwanej pracy komputera.

Urządzenia sieciowe i konfiguracja sieci

Do budowy sieci polecam urządzenia firmy MikroTik, które wyróżniają się stabilnością i niezawodnością. Można oczywiście wybrać sprzęt innych producentów, na przykład switch Netgear, albo wykorzystać wolne porty routera. Najważniejsze urządzenia: radio, sterowanie skrzynią i układ resetu warto podłączyć bezpośrednio do głównego routera, a pozostałe urządzenia peryferyjne do switcha.

DHCP i adresacja

W sieci LAN zalecam przypisać urządzeniom stałe adresy IP spoza puli DHCP. Ogranicza to ryzyko konfliktu adresów IP, a podczas diagnostyki lub zmiany konfiguracji pozwala od razu ustalić adres urządzenia.

Zanim przystąpimy do zakupu poszczególnych komponentów, musimy określić, jak rozbudowana będzie nasza stacja oraz jakie możliwości jej rozbudowy chcemy pozostawić sobie na przyszłość. Jedną z pierwszych rzeczy, które musimy wybrać, jest skrzynia instalacyjna, w której znajdą się urządzenia odpowiedzialne za sterowanie stacją, zasilanie, komunikację i nadzór nad jej pracą.

Nie warto dobierać skrzyni wyłącznie do aktualnych potrzeb. Niewłaściwy wybór może w przyszłości oznaczać konieczność wymiany całej obudowy, ponownego wykonania okablowania oraz przeniesienia czujników temperatury i wilgotności, układów grzewczych i pozostałych elementów instalacji. W praktyce oznacza to ponowne wykonanie znacznej części pracy, której można było uniknąć już na etapie planowania.

Dlatego nawet jeśli obecnie nie planujesz zakupu wzmacniacza mocy, warto przewidzieć dla niego odpowiednią przestrzeń. Nie oznacza to, że musisz go kupić. Chodzi o pozostawienie sobie takiej możliwości bez konieczności przebudowy całej instalacji.

Przy planowaniu przestrzeni należy uwzględnić nie tylko same urządzenia, ale również ich wymiary, sposób wentylacji, przebieg przewodów oraz dostęp serwisowy. Warto również przewidzieć miejsce na dodatkowe zasilacze, sterowniki do wzmacniacza i elementy grzewcze.

Jedna skrzynia czy dwie?

Warto również zdecydować, czy wszystkie urządzenia umieścić w jednej skrzyni, czy rozdzielić część nadawczą od cyfrowej. W pierwszej skrzyni mogą znaleźć się zasilacz, radio, wzmacniacz, układ sterowania, czujniki oraz interfejs komunikacji ze wzmacniaczem. W drugiej, mniejszej, można umieścić router, switch, serwer i zasilacz buforowy z niewielkim akumulatorem.

Wybrałem drugie rozwiązanie i rozdzieliłem te grupy urządzeń. Przy pracy z mocą 1 kW w skrzyni nadawczej występuje silne pole elektromagnetyczne, dlatego nie chciałem umieszczać w niej dodatkowych urządzeń sieciowych i serwera. Oddzielenie sprzętu ogranicza też ilość ciepła, które urządzenia sieciowe oddawałyby do skrzyni nadawczej. Latem ułatwia to odprowadzanie ciepła. Zimą mogłoby to pomagać w utrzymaniu odpowiedniej temperatury, ale w przypadku mojej skrzyni ciepło wytwarzane przez pracujące radio i zasilacz jest wystarczające, nawet w zimie. Podczas silnych mrozów, gdy sprzęt jest wyłączony, okresowo włącza się grzałka. Z mojego doświadczenia wynika więc, że umieszczenie wszystkich urządzeń w jednej skrzyni utrudniałoby chłodzenie, a nie poprawiłoby istotnie utrzymania odpowiedniej temperatury ani wilgotności przy dużych mrozach.

Decyzja należy do Was. W mojej instalacji dwie skrzynie, oddalone od siebie o około 1,5 m, sprawdzają się w praktyce - urządzenia działają stabilnie, nie zawieszają się ani nie resetują. Nie mogę jednak zagwarantować, że taki sam efekt uzyskacie, umieszczając wszystkie urządzenia w jednej skrzyni. To rozwiązanie również może działać prawidłowo, ale nie mam doświadczenia, które pozwoliłoby mi to potwierdzić.

Ferryt i ograniczanie zakłóceń w.cz.

Możecie się też zastanawiać, czy warto stosować ferryt i jak ograniczyć ryzyko przedostawania się prądów w.cz. do urządzeń. W swojej instalacji użyłem wielu ferrytów, nawijając na nie przewody LAN i zasilające. W przypadku przewodów zasilających dobre rezultaty dawało mi również zastosowanie przy ich wejściach kondensatorów o pojemności 1 nF i 4,7 nF oraz ferrytów - rdzeni FT240 lub mniejszych rdzeni zaciskowych o odpowiednich właściwościach.

Nawet jeśli podczas nadawania nie występują problemy, warto zastosować przynajmniej podstawowe środki ograniczające zakłócenia. Warunki mogą się zmienić, na przykład antena może się rozstroić. Wtedy mogą pojawić się problemy, którym dałoby się zapobiec. W mojej instalacji zastosowałem ferryty na przewodach LAN oraz filtrowanie zasilania na rdzeniach i blokowanie pojemnościami do masy, dlatego polecam rozważyć podobne rozwiązania, ale używać ich z umiarem i dobierać do konkretnej instalacji. Kondensatory montowane przy wejściu zasilania muszą być odpowiednie do napięcia zasilania.

Konkretne modele rdzeni zaciskowych i ich impedancja

Typowe wartości impedancji dla pojedynczego przejścia przewodu przez rdzeń.

Kolejną kwestią jest miejsce instalacji. Nawet jeżeli wybierzemy skrzynię przeznaczoną do montażu zewnętrznego, wyposażoną w uszczelnienia i odpowiednią ochronę przed warunkami atmosferycznymi, zalecam umieszczenie jej w pomieszczeniu, na przykład w garażu lub szopie.

Jeżeli nie mamy takiej możliwości, warto przynajmniej zapewnić skrzyni dodatkową osłonę przed bezpośrednim działaniem deszczu i śniegu.

Powód jest prosty: stacja Remote ma działać przez wiele lat, często bez regularnej fizycznej kontroli. Nawet odpowiednio uszczelniona obudowa może z czasem utracić swoje właściwości wskutek starzenia się uszczelek, zmian temperatury, promieniowania UV czy wielokrotnych cykli zamarzania i rozmarzania. Dodatkowo kondensacja pary wodnej może wystąpić również w obudowie, do której nie przedostaje się woda.

Umieszczenie skrzyni w pomieszczeniu ogranicza jej ekspozycję na czynniki atmosferyczne i ułatwia utrzymanie stabilnych warunków pracy urządzeń. Nie zwalnia nas to jednak z konieczności kontroli temperatury, wilgotności i wentylacji.

Zalecam ocieplenie skrzyni samoprzylepną pianką izolacyjną o grubości 7-10 mm lub grubszą, jeśli pozwala na to ilość miejsca. Izolacja ogranicza wymianę ciepła z otoczeniem, spowalnia zmiany temperatury wewnątrz skrzyni i może zmniejszyć ryzyko kondensacji pary wodnej na jej ściankach. Pomaga też ograniczyć straty ciepła, a tym samym zużycie energii potrzebnej do ogrzewania. Sama izolacja nie zapobiega wilgoci, dlatego nadal ważne są: kontrola wilgotności, właściwa wentylacja i ogrzewanie.

W mojej skrzyni do wentylacji, nawet podczas największych upałów i pracy z pełną mocą, wystarcza jeden fabrycznie zamontowany wentylator zasilany napięciem 230 V. Zalecam zamontowanie prostych żaluzji na wylocie wentylatora. Zimą ograniczają one ucieczkę ciepłego powietrza ze skrzyni, a latem mogą nieznacznie zwiększyć częstotliwość pracy wentylatora. Żaluzje wykonałem z kawałka cienkiej folii i przykleiłem ją taśmą do ramki wentylatora. Poniżej zamieszczam zdjęcia ocieplenia i żaluzji.