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ITANET NEWS :
30 Giugno 2006
- SPERIMENTAZIONE WIRELESS A LUNGHE DISTANZE
Per molti anni
l'autocostruzione è stata una delle principali attività del
Radioamatore: come ricordato in altre pagine di questo Sito, la
sperimentazione Packet Radio del "gruppo ITANET" ha coinvolto
hardware radio progettato dall'ing. Matjaz Vidmar di Nova Gorica
(unico al mondo nelle realizzazioni digitali fino a 10 Mb/sec!!) con
hardware e software italiani (scheda SBCC-186 e software di IV3ZXF).
La sperimentazione degli anni '90 si rivelava perfettamente "allo
stato dell'arte"
Pero' dagli anni '2000 .....le cose sono totalmente cambiate: i collegamenti dati da computer portatili iniziano ad essere trasmessi via telefonino-gprs....a casa di ciascuno di noi con 20 Euro al mese di spesa si ottiene la connessione ADSL a banda larga... Tutti ci siamo quindi abituati all'idea che la connessione "internet" veicola qualsiasi tipo di dati possano essere di nostro interesse ( per fare un esempio personale: il sottoscritto anche per la ricerca dei numeri telefonici utilizza Internet avendo buttato via gli obsoleti elenchi telefonici..). Rapportiamo tutti questi concetti con la sperimentazione radioamatoriale: proseguire sulla strada del "packet radio tradizionale" , al di là di divenire esempio di trasmissione dati digitali via radio a bassa velocità, quale rilevanza pratica può ancora nell'attività di sperimentazione di un radioamatore degli anni '2000? Certamente alcune tecnologie digitali a bassa velocità, come per esempio l' APRS , rivestono comunque la loro importanza. La rete packet radio esistente a 1 Mb/sec veicola opportunatamente l' esigua mole di dati digitali generata dalle stazioni APRS e pure quella ancora più esigua originata dai rarissimi frequentatori di BBS. Certo..sopravvive il packet cluster...ma non come mezzo di sperimentazione di tecnologia packet radio quanto piuttosto come ausilio all'attivita' dei DXers... Ma a coloro ai quali interessasse continuare a sperimentare la tecnologia delle reti digitali via radio, cosa rimane da fare a questo punto?
Quand'anche si reperiscono i dispositivi, diventa un dramma prodursi in proprio i circuiti stampati e le operazioni di saldatura richiedono attrezzature veramente fuori dalla portata dei piu'... Consideriamo poi la parte digitale: con quali processori andremmo a realizzare una versione "rinnovata" della nostra celeberrima scheda SBCC-186?? Dovremmo far produrre da qualche azienda specializzata un sottoassieme premontato con già saldati sopra processori e coprocessori.... insomma: FANTASCIENZA!
Fin qui un'analisi forse "impietosa" ma reale dello stato della sperimentazione radioamatoriale sulle trasmissioni digitali a larga banda. Ora però passiamo alle BUONE NOTIZIE: Nel mondo commerciale l'esigenza di trasmettere segnali digitali tra computer via radio ha come sempre coinvolto i colossi informatici, favorendo lo studio e la sperimentazione industriale di tecnologie che assai difficilmente i Radioamatori avrebbero potuto produrre. Siamo quindi alle tecnologie Wireless...un mondo che qualcuno ha denominato WI-FI...
Nelle pagine che seguono, cercherò di illustrare quella che è stata la nostra sperimentazione personale nel "sostituire" le vecchie tratte radio digitali a 1 Megabit sui 2 ,3 Ghz che costituiscono la dorsale ITANET in Friuli Venezia Giulia e regioni limitrofe con le "nuove" tecnologie Wireless.... WI FI appunto. SPERIMENTAZIONE WI FI :PRIME PROVE E REALIZZAZIONILa prima occasione nella quale mi sono imbattuto nel " WI FI " è stato anni fa quando chiedendo in Sezione Ari della mia zona mi son sentito rispondere: trasmettere con le Wireless è attività vietata dal Ministero, lo fanno solo gli abusivi e il CISAR… Sbigottito: ma se è attività abusiva…come mai il CISAR ne fa "bandiera" della propria attività di sperimentazione di avanguardia? Subito vado a consultare il Sito WEB del CISAR, dove raccolgo le prime testimonianze sul fatto che non solo questa attività è perfettamente legittima e consentita ai Radioamatori, ma che pure il Ministero ha autorizzato qualche installazione sperimentale "fissa" come per il Packet Radio tradizionale. …. Si sa, forse è colpa del fatto che l’ARI di cui faccio orgogliosamente parte ultimamente aveva altri pensieri cui badare… Chissà ultimamente l’aria è totalmente cambiata….magari su Radio Rivista mi pubblicheranno pure un articolo in merito se propongo di mandarglielo… Intanto per cominciare chiedo all’amico Arturo IK3DNT di Belluno , che so essere in buoni rapporti con i "cosiddetti sperimentatori WI FI Cisar e non", cosa si muove in merito dalle nostre parti, e "scopro" di essere rimasto molto indietro…: esistono link sperimentali Wi Fi in Veneto, e ancora una volta i miei "vecchi amici del packet" Paolo e Luca IW3GRX- IW3GRW hanno prodotto una serie di amplificatori bidirezionali per i 2,4 Ghz che permettono di aggiungere un guadagno di 10 Db ai dispositivi wireless commerciali, che costano poco e tra l’altro si riveleranno perfettamente funzionanti…. Il passo è stato breve: Arturo me ne ha procurati due. Attraverso Internet ho potuto notare che gli apparati della nota ditta D-Link sono i più gettonati dagli sperimentatori WI-FI, e proprio tramite Internet ( fornitore Moonclick) me ne son fatti arrivare due, modello DWL-900 AP+. L’idea di base è stata subito quella di iniziare le prove utilizzando i link esistenti della rete Itanet in Friuli Venezia Giulia in banda 2,3 Ghz, sfruttando quindi parabole già puntate con calcoli di attenuazione di tratta già verificati "sul campo". Scorrendo le varie pubblicazioni su internet ho documentato come collegamenti sull’ordine di qualche decina di chilometri sono stati già ampiamento sperimentati…quindi il mio obiettivo si è subito indirizzato verso qualche "tratta" più impegnativa: il link tra Monfalcone e i nodi IR3UCA situati in Col Gajardin (comune di CAneva-PN) a 900 mt di altitudine….lunghezza della tratta oltre 90 Km! Naturalmente impostando la velocità massima di 1 megabit per rimanere nell’occupazione di banda con la quale già stiamo sperimentando in packet radio alla stessa velocità, così da fare un confronto… Salvo essere smentito dai fatti..non ho trovato su Internet documentazione riguardo sperimentazioni Wi-Fi su una distanza di 90 Km… Da alcuni semplici calcoli convenzionali, l’attenuazione di tratta per 90 Km in spazio libero sulla frequenza di 2,4 Ghz è pari a circa 139 Db. Su entrambi i lati della tratta radio prevedo di impiegare delle "antenne paraboliche in rete" della California Amplifier (rete da 80 cm circa) il cui guadgano dichiarato è pari a + 24 Db. Non conosco esattamente la sensibilità in ricezione delle apparecchiature wireless commerciali della D-Link… considero comunque un segnale minimo in ricezione da ottenere pari a -70 Dbm. Ora il calcolo della potenza necessaria in trasmissione è presto fatto: attenuazione di tratta -139 Db, + guadagno di una parabola = + 24 db + guadagno dell’altra parabola =+24 Db totale algebrico 91 Db…per arrivare almeno a -70 Dbm occorre quindi trasmettere con "almeno" + 21Dbm ma consideriamo perdite sui connettori, guadagno delle antenne inferiore a quello dichiarato ecc ecc diciamo che servono ALMENO + 30 Dbm cioè 1 W di potenza in trasmissione. La potenza di trasmissione originale degli apparati wireless è al massimo + 17 Dbm…. E qui entrano in gioco gli amplificatori di Paolo e Luca!!! (vedi documentazione degli autori sul sito www.ir3ip.net ) Ho provato a testarli strumentalmente prima di applicarli per le misure, e ho felicemente osservato che le caratteristiche indicate dai "costruttori" sono veritiere quasi in tutto: la potenza di trasmissione che ho verificato sulla frequenza 2.400 Mhz , pilotato il dispositivo con una portante "continua non modulata" proveniente da un generatore RF a + 15 Dbm raggiunge i +27 Dbm cioè circa 500 mW…il guadagno in ricezione supera i +20 Db su tutta la banda 2400 Mhz che tra l’altro viene internamente opportunatamente filtrata. Ho notato che è inutile e dannoso sovrapilotarli oltre i +15 Dbm in quanto oltre a non incrementare la potenza di uscita si hanno fenomeni di distorsione e compressione. A questo punto però ero ancora un po’ "lontano" dalla potenza di 1 W che avevo calcolato come "minima" per tentare un collegamento sulla tratta da 90 Km e oltre… Escogitando qualcosa mi è venuto in mente di applicare in qualche maniera lo stadio da 5W che utilizzo nei RTX PSK 2,3 Ghz delle radio "packet 1 megabit" che costituiscono la dorsale attuale della rete ITANET. Lo stadio fa parte della "famosa" radio disegnata a suo tempo da Matjaz Vidmar, in cui però ho utilizzato un diverso dispositivo ( gasfet Mitsubishi MGF0909A Vds= 10V Ids=1,3 A Gain + 12 Db Pout= + 38Dbm senza compressione) . Ho modificato l’amplificatore bidirezionale del Paolo/Luca prelevando il segnale in tensione in uscita dal rivelatore di PTT (per pilotare la commutazione RTX del nuovo stadio finale) e applicato un circolatore da 2,4 Ghz tra l’uscita dell’amplificatore da 500 mW e il nuovo stadio da 5 W …beh INCREDIBILE MA VERO: ho portato a 5 W l’uscita in potenza del mio DWL900 …. Avevo qualche dubbio su due aspetti: compressione/distorsione del segnale digitale e velocità di commutazione. Per la compressione osservando l’inviluppo "ad occhio" sull’analizzatore di spettro ho subito notato che la potenza ideale di pilotaggio( selezionabile da web sull’apparato D-Link) era attorno ai + 15 Dbm. Anche con +12 Dbm la potenza in uscita si manteneva sui 4/5 W mentre a +17Dbm di pilotaggio si notava subito una compressione dannosa. Ho fissato il pilotaggio a +15 Dbm. Per la velocità di commutazione c’era poco da provare….o andava o..NO! Per quanto riguarda la realizzazione meccanica dei due dispositivi D-Link, ho pensato ad una versione "da interno" che ho costruito in un contenitore rack 19" 1 unità normalizzato per un esemplare( quello che avrei utilizzato dall’interno della postazione IR3UCA in montagna, collegato al sistema di antenna lì già installato) mentre per l’altro esemplare ho da subito optato per un contenitore in alluminio da esterno IP55 della ILME, in modo da poterlo installare sul tetto del mio QRL per le prove, a circa 20 metri da terra, dietro alla sua antenna parabolica in rete. Le foto di queste realizzazioni sono pubblicate all'inizio di questa pagina web... Chiaramente essendo il contenitore ermetico, ho dovuto installare una ventolina di raffreddamento con due condotti in profilato di alluminio quadrato 50x50 (uno in aspirazione ed uno in espulsione) collocati in due tronchi da 5 cm nel lato inferiore della scatola(cosi’ se piove l’acqua non può entrarvi …). Ho dotato la scatola di un connettore professionale a 7 poli da esterno( e steso un cavo in categoria 5 + un bipolare per l’alimentazione che giunge da 4 piani più sotto) e di un connettore "n" per l’antenna in rete. Sulla scatola (che fa da dissipatore integrale) vi sono inoltre lo stabilizzatore di tensione che porta a + 12V i +20V che pervengono da sotto (con un assorbimento totale di picco di oltre 3 Ampere la caduta di 35 mt di cavo di alimentazione da 1,5 mmq si fa comunque sentire, dunque occorre abbondare e poi stabilizzare) e lo stabilizzatore a +5V positivi per il DWL900. La realizzazione è stata un pò laboriosa..ma che volete che sia..in confronto a quanto facevamo in precedenza per costruirci le radio intere per i 2 Ghz? Sul tetto del mio QRL avevo già in precedenza installato e "puntato" l’antenna parabolica in rete utilizzata per prove in racket radio a 1 Megabit verso IR3UCA. Salito sul tetto, ho installato l’access point "da 5 W" col cavo rete e alimentazione che arriva fino al mio ufficio e…ho dato fuoco (ho acceso)! Già osservando con la funzione "site survay" ho notato che l’access point riceveva due o tre wireless poste in uffici di condomini distanto approssivamente un chilometro in linea d’aria dal mio Qrl…almeno la ricezione funzionava. Sceso in laboratorio, ho acceso il secondo D-Link configurato come client (quello alloggiato nel contenitore rack) collegato ad una vecchia "padella" per i 13 cm sempre di IK3DNT , puntata "per aria"…e subito ho avuto la connessione..quindi i tempi di commutazione..andavano bene! Domenica 25 giugno 2006 , giornata di sole e temperature record di 36 gradi…IDEALE per salire in Col Gajardin a 900 mt. Appena giunto mi trovo come ogni estate in mezzo alle mucche che pascolano. Alzo col cavalletto alla meno peggio l’antenna parabolica in rete (punto con la bussola digitale verso Monfalcone) collego il mio pc portatile alla batteria e al DWL-900 e….MIRACOLO: mi si apre subito addirittura la finestra di MSN…IL LINK FUNZIONA al primissimo colpo! Stupefatto ma contento, rimango lassù collegato in mezzo alle mucche (che odore… rimarrà per sempre associato all’esperienza positiva del collegamento) incredulo per un’oretta, ma il link non vuol saperne di cadere. Consulto la mia posta…guardo il meteo regionale…perfetto: link stabile. Prova riuscitissima. Record di 90 Km (e oltre ) stabilito! PS: ma qualcuno ha fatto altrettanto o di più?? MODIFICHE E SOFTWARE NON ORIGINALI PER ACCESS POINT D-LINK Com’è facile immaginare sull’argomento modifiche hardware e software c’è di tutto e di più. Credendo di fare cosa gradita ed utile ai colleghi sperimentatori che avranno la pazienza di leggere, mi limito a documentare quella che è stata la mia esperienza personale in merito con gli apparati D-LINK. Le modifiche hardware, ben documentate sui Siti Web dei loro esecutori, tendono tutte a bypassare il commutatore interno dell’antenna-diversity , operazione laboriosa in quanto si interviene su minuscoli dispositivi smd per i quali bisogna essere attrezzati. Si guadagna qualcosa come 1 o 2 Db in più in uscita, guadagno ininfluente secondo il mio punto di vista del tutto inutile. Ben più "succulenta" si è rivelata invece la documentazione, avvenuta sempre a mezzo internet, sulla possibilità di caricare (tramite interfaccia Web di gestione del D-Link DWL900 AP+) un software non ufficiale che consente di ottenere una potenza di circa +20 Dbm in uscita al posto dei +17 Dbm usuali. Tre decibel (raddoppia la potenza…si raggiungono i 100 mW) in qualche caso possono essere utili. Tuttavia il software non originale risulta ricavato da una vecchia versione del software D-Link originale, quindi piena di "buchi" più o meno grossi che son stati nel tempo risolti dalle versioni software ufficiali successive. A mio modestissimo avviso, inutile caricare questi software "già vecchi" per aver 3Db in più. Pensate piuttosto ad una antenna in rete da 100 cm anziché da 80 cm … , ne guadagnerete soprattutto in direttività ed immunità ai disturbi. Altro argomento interessante, sempre in fatto di software modificati, riguarda un diverso access point della D-Link, il modello più nuovo DWL2100 . Su questo modello ho trovato software modificati che promettevano nientemeno che un’uscita pari a 1W !!! Siccome in queste fiabe radioamatoriali mi ci ritrovo come San Tommaso…che fare? Acquistato subito una coppia di D-LINK DWL2100AP. Inizio subito a riportare il link del Sito dal quale ho tratto informazioni e software modificato per questo nuovo AP. Il link è http://www.wavedale.net/ . Vi si trova davvero una miniera di informazioni su questo apparato. Mi limiterò come sempre a commentare la mia esperienza personale che , anticipo, non è stata positiva. Il nuovo AP 2100 D-Link è in effetti una versione molto più evoluta del "vecchio" DWL900AP+ , ma ne ricalca le funzionalità principali e le dimensioni fisiche. Su questo nuovo modello è possibile caricare in web-mode un software modificato (lo trovate all’indirizoz sopra riportato) che in effetti consente "operazioni miracolose". Innanzitutto la gestione in "telnet mode" di alcune funzioni nascoste, le due principali sono: l’impostazione di bande di frequenza DIVERSE da quelle consentite (alla banda 2,4 Ghz si aggiunge la banda 2,3 Ghz fatto importantissimo in quanto oggetto di assegnazione radioamatoriale) Inoltre si può gestire la potenza di uscita in step di 1 Db portandola (dicono) fino a + 28 Dbm . Io strumentalmente ho verificato che già difficilmente si raggiungono i 300/400 mW ( + 26) e comunque con compressione notevole. Vorrei in sintesi far presente poi che il nuovo AP 2100 ha grossi problemi di riscaldamento interno (molto più grossi del DWL900) e che utilizza un termostato interno che va a ridurre la potenza di uscita in base alla temperatura interna. Una bella fregatura se si pensa di utilizzarlo al di sopra dei convenzionali + 20 Dbm (100 mW)… Discorso a parte va fatto sulla possibilità di programmare canali di trasmissione in banda 2310 Mhz oltre a quelli standard. Di fatto vengono "gestiti" 19 ulteriori canali radio al di sotto del canale 1 standard a 2412 Mhz. All’inizio questa possibilità mi ha entusiasmato….ma ben presto son dovuto ritornare sui miei passi in considerazione del fatto che gli amplificatori di cui disponevo sono dotati di filtro interno che fa passare SOLO la banda 2400/2450 Mhz. Quindi di fatto non ho potuto sperimentare la banda inferiore. Caricando questo "software miracoloso" non ufficiale mi son apparsi subito problemi molto seri di in compatibilità con altri Ap standard, ed ho notato frequenti reset automatici non dovuti certo alla temperatura interna del dispositivo(che ho ventilato) ma a problemi software. Ricaricato il software originale D-Link…meraviglia meraviglia tutto è ritornato a posto. In sintesi: sconsiglio di sperimentare con questi software modificati in quanto non disponendo di sorgenti ed informazioni non siamo in grado di stabilire un nesso tra le nostre sperimentazioni ed i nostri eventuali insuccessi: non siamo insomma in grado di capire se son problemi hardware oppure software! |
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.::: 73 IW3QOJ Massimo MAURO sez. ARI Monfalcone (GO) massmau@tin.it :::. |
con
quanto avveniva nel mondo delle comunicazioni commerciali, nel quale
erano state appena
introdotte tecnologie
di telefonia digitale (GSM) e Internet si raggiungeva via modem
telefonico analogico 56K... 
Una
cosa è certa: se iniziamo a parlare (ed interessarci
nel sperimentare) di "Banda Larga", non esistono più posibilità
pratiche di autocostruirsi l'hardware radio relativo. Ciò è dovuto
al fatto che è divenuto oramai difficilissimo reperire
componentistica convenzionale, in quanto tutti i moderni dispositivi
utilizzano la tecnologia SMD.
Coloro che non
la pensassero come il sottoscritto provino a vedere quanti hanno
realizzato il SuperTnc da 1 / 10 Mb di Matjaz Vidmar (io
naturalmente l'ho realizzato....va stupendamente...) e quanti lo
hanno fisicamente sperimentato via radio a 10 Mb/sec. ... Credo
forse solo Matjaz stesso... 
Queste
tecnologie commerciali hanno "prodotto" degli apparati che costano
attorno ai 50 euro ciascuno,
operano via radio per nostra fortuna (o sfortuna dipende dai punti
di vista) esattamente su bande di frequenza che i Radioamatori si
vedono assegnate come statuto secondario, e ci permettono quindi IN
ESCLUSIVA la sperimentazione con modifiche alla sola parte radio
(incremento di potenza fino a dove consentito ai Radioamatori,
sperimentazione nell'applicazione di antenne ad alto guadagno ecc.).
Vale sempre la pena di RICORDARE che, oltre ai Militari e alle
aziende di telefonia mobile, solo AI RADIOAMATORI E' CONSENTITA la
sperimentazione di reti digitali via radio. Le tecnologie
commerciali Wireless infatti VIETANO di superare col segnale radio i
confini della proprietà in cui vengono originati. In sintesi: CHE
FORTUNA! I radioamatori possono sperimentare la progettazione,
installazione ed esercizio di una rete dati digitale via radio a
velocità paragonabili alle connessioni ADSL casalinghe!! Una
occasione davvero irrinunciabile.