ON0BEL repeater in Zaventem maar ook in Antwerpen... hoe werkt dat nu?
Zoals jullie weten worden de tweewekelijkse uitzendingen van ON4VRA niet alleen op VHF simplex uitgezonden, maar wordt er ook gebruik gemaakt van de analoge UHF repeater ON0BEL en zenden zij ook uit via een aantal andere repeaters op UHF die op dat moment gekoppeld zijn aan ON0BEL, zoals ON0BA te Hoegaarden, ON0FF te Kortrijk en ON0TLO te Zichem en ON0OST te Oostende.
ON0BEL heeft momenteel twee locaties vanwaar uitgezonden en ontvangen wordt en heeft daardoor een groot dekkingsgebied dat zich uitstrekt vanaf het noorden van Antwerpen tot voorbij Brussel.
Hieronder ziet u een theoretische dekkingskaart voor een mobiel station met een zendvermogen van 25Watt en een ontvangstgevoeligheid van -100dBm met een antenne van 2dBd geplaatst op het dak van het voertuig.
Indien we slechts werken met een draagbare radio, dan zal het dekkingsgebied uiteraard kleiner zijn.
Regelmatig krijgen wij vragen hoe dat dit nu precies werkt want ON0BEL zendt zowel tegelijkertijd uit op dezelfde frequentie te Zaventem en te Antwerpen.
Welke zender wordt er dan gebruikt en langs waar word ik ontvangen als ik mij ergens tussen de beide repeaters bevind en hoe komt het dat je op zo een korte afstand (+/- 50Km)
twee zenders kunt gebruiken op dezelfde frequentie zonder dat je interferentie krijgt?
Allereerst is het belangrijk te zeggen dat je ON0BEL niet als twee onafhankelijke repeaters mag beschouwen, maar dat je dat moet bekijken als één repeater die meerdere zenders en ontvangers heeft met slechts één controller. De Master bevindt zich in Zaventem, waar er ook een lokale zender en ontvanger staat die wordt aangestuurd door de Master PC van Zaventem.
In Antwerpen hebben we een Remote Station, ook Slave genoemd, die ook vanuit Zaventem wordt aangestuurd door de Master.
De reden dat we, wat Antwerpen betreft, niet kunnen spreken van een repeater is omwille van het feit dat er daar geen controller aanwezig is en dus de audio die door de zender in Antwerpen wordt uitgezonden steeds vanuit Zaventem komt. Zelfs indien de ontvanger in Antwerpen een signaal ontvangt, zal de ontvangen audio eerst naar de controller in Zaventem worden gestuurd en daarna terug keren naar Antwerpen om heruitgezonden te worden.
Dit betekend dus wel dat wanneer er een probleem zou zijn met de controller PC in Zaventem, er ook in Antwerpen geen uitzending of ontvangst meer zal zijn. Toch, in geval van nood, kan Antwerpen ook vrij snel geconfigureerd worden als Master station. Op beide sites staan immers dezelfde hardware configuraties en is het enkel een kwestie van de juiste software op te starten en instellingen aan te passen.
We weten nu dat we met een Master en een Slave configuratie te maken hebben waarbij de Master alle zenders en ontvangers zal aansturen.
De connectie tussen de Master en de Slave is een IP- connectie, waarbij we in ons geval gebruik maken van het netwerk van Wireless Belgium, maar dat kan ook een vaste internetconnectie zijn,
zelfs via een mobile dataverbinding is dat mogelijk indien je maar genoeg data ter beschikking hebt.
Om het mogelijk te maken om op dezelfde frequentie te kunnen uitzenden te Zaventem en te Antwerpen (438.650 MHz), moeten er eerst wel een aantal belangrijke technische problemen worden opgelost:
1. De zendfrequenties van alle zenders, master en remote(s) moeten tot op een paar Hertz nauwkeurig gelijk zijn.
2. De audio moet synchroon uitgezonden worden door alle zenders.
3. De FM deviatie van alle zenders moet identiek zijn.
4. De overlapping in dekking is het liefst zo klein mogelijk, wat momenteel is afgestemd op mobiel gebruik van de repeater.
Als je graag wilt weten hoe dit allemaal precies gebeurt, ga dan eens kijken naar de presentatie op YouTube over PI2NOS via volgende link: https://www.youtube.com/watch?v=28XijzqjBV0
PA1OKZ geeft hier een zeer goede uitleg over het systeem, maar je hebt wel 2 uur nodig om alles te bekijken...
Voor zij die nu niet zo veel tijd hebben om deze zeer aan te raden presentatie te gaan bekijken, wil ik toch in het kort even beschrijven hoe we dat hebben gedaan.
Zoals reeds gezegd bestaat de controller uit een PC met repeater controller software op. We maken gebruik van de open source software van SM0SVX, namelijk Svxlink.
Svxlink kan je gratis downloaden en installeren op een Linux machine via volgende link:
We hebben gebruik gemaakt van enkele récup DELL computers waarop we Debian Linux hebben geïnstalleerd als operating systeem en vervolgens de gratis software Svxlink op hebben geplaatst.
De audio voor de zender en ontvanger worden aangesloten via de sound-kaart van de computer en de PTT sturing voor de zender en squelch contact van de ontvanger gebeurt via de 9-pins COM-poort van de computer.
Svxlink heeft een server versie en een remote versie. De server versie draait dus in Zaventem en in Antwerpen de remotetrx software.
Voor een gewone repeater kan je Svxlink ook bijvoorbeeld installeren op een raspberry Pi en gebruik maken van een USB sound-kaart voor de audio en de GPIO-pinnen voor de PTT en squech, maar dat was niet mogelijk voor een simulcast systeem zoals ON0BEL.
Hoe doen we nu de synchronisatie van de audio en hoe kunnen we ervoor zorgen dat de frequenties van de zenders exact hetzelfde zijn?
De zender/ontvanger of repeater die we gebruikt hebben is een Motorola MTR2000, een commercieel toestel dat gemaakt is om continue 24h/24h in uitzending te zijn en gebruikt werd in analoge en digitale commerciële netwerken.
Er draait een 100 Watt versie in Zaventem en een 40 Watt versie in Antwerpen.
Om exacte gelijkheid mogelijk te maken in audio en frequentie, worden de zenders en de pc’s aangesloten aan een GPSDO. Dit zijn tijd- en frequentie referenties die beschikken over een GPS ontvanger en een nauwkeurige, oven gestabiliseerde oscillator (OCXO). Uit deze GPSDO komt een 10MHz referentiesignaal waarmee de zender wordt gesynchroniseerd zodat iedere zender exact dezelfde uitzendfrequentie uitstraalt. Daarnaast komt uit de GPSDO een 1PPS, of anders gezegd een 1 “puls per seconde” signaal. Deze puls wordt samen met NTP (Network Time Protocol) gebruikt om het audio van alle zenders te synchroniseren.
De Motorola MTR2000 heeft een aansluiting om een externe referentie oscillator (10 MHz) aan te kunnen aansluiten en het 1 PPS signaal wordt aangesloten aan de pc via de COM-poort.
De functie van de software Svxlink beperkt zich hier enkel tot het aansturen van de zenders (PTT) en zorgt ook voor de voting van de ‘beste’ ontvanger.
De synchronisatie van de audio voor de zenders wordt niet door Svxlink gedaan, maar daarvoor wordt er gebruik gemaakt van een aparte software die ontwikkeld werd door Rob PE1CHL,
de zogenaamde co-channel software. Deze co-channel software zorgt ervoor dat de audio steeds synchroon wordt uitgezonden bij alle zenders. In de server te Zaventem worden het uit te zenden signaal in digitale geluidspakketjes opgedeeld waarbij ieder pakketje wordt voorzien van een tijdstempel. Deze zogenoemde ‘timestamp’ is altijd enkele honderden milliseconden verder in de tijd zodat het pakketje voldoende tijd heeft om via TCP/IP getransporteerd te worden naar alle gebruikte zenders.
Op het moment dat het pakketje is ‘aangekomen’ in de servers die bij de zenders horen blijft het pakketje in een databuffer bewaard totdat het exacte tijdstip waarmee het pakketje is gemarkeerd is aangebroken, dan gaat het ‘de lucht’ in!
Bij vertragingen groter dan 100ms zullen er IP-pakketten worden weggegooid, maar daar hebben we nog geen problemen mee gehad.
De gemiddelde vertraging tussen Zaventem en Antwerpen bedraagt 20 tot 25 milliseconden.
Wat het ontvangen betreft hebben we reeds gezegd dat er voting wordt gebruikt.
In de praktijk is het zo dat de audio van alle ontvangers naar de Server in Zaventem zal gestuurd worden en deze zal beslissen, op basis van de audiokwaliteit, welke audio er zal doorgestuurd worden naar de zenders.
De ontvangers werken in een diversity systeem. Diversity wil zeggen dat van een reeks ontvangers voortdurend informatie wordt verzameld in de centrale server die bestaat uit het ontvangen audiosignaal én uit de signaalkwaliteit. Indien een mobiel station zich ergens tussen Zaventem en Antwerpen bevindt, dan is het mogelijk dat de twee ontvangers het station zullen ontvangen. Standaard wordt er steeds de audio van de lokale ontvanger te Zaventem doorgestuurd, maar de Master zal binnen de 300ms een beslissing nemen welke audio hij verder zal doorsturen naar de zenders.
Signaal/Ruisverhouding (S/N Ratio) is iets anders dan signaalsterkte.
Het kan namelijk best zo zijn dat een signaal heel sterk binnenkomt, maar misschien toch door externe factoren een mindere kwaliteit heeft. Het is daarom gebruikelijk om diversity systemen te laten kiezen op basis van S/N ratio.
Hieronder enkele foto’s van de Master te Zaventem met de Motorola MTR2000, GPSDO en duplex-filter
We weten nu al heel wat meer over ON0BEL, simulcast en voting, maar er zijn meestal nog een aantal andere repeaters die ook aangesloten zijn aan ON0BEL, zoals ON0TLO, ON0FF en ON0BA.
Het verschil met Zaventem en Antwerpen is dat zij geen deel uit maken van het simulcast en voting systeem, maar een eigen repeater controller hebben en dus onafhankelijke repeaters zijn die ook hun eigen frequenties hebben.
De koppeling naar ON0BEL gebeurt via ECHOLINK. Sommige repeaters zoals ON0BA te Hoegaarden hebben een permanente Echolink koppeling,
anderen zijn slechts sporadisch gekoppeld. Om te weten welke repeaters er aan ON0BEL gekoppeld zijn, kan je best inloggen bij Echolink en een connectie maken naar ON0BEL via node-nummer 766633.
De gecombineerde dekkingskaart van ON0BEL en ON0BA ziet er als volgt uit:
Het nadeel is wel dat het minder gebruiksvriendelijk is omwille van het feit dat de gebruiker moet overschakelen van frequentie en ook is de Echolink audio niet optimaal. Dit laatste is vooral omwille van de beperkte bandbreedte van Echolink, maar wat dan weer in het voordeel kan zijn wanneer je mobiele data moet gebruiken om een internetconnectie op te zetten. Niettegenstaande de reeds mooie dekking van ON0BEL in Vlaams-Brabant en Antwerpen, zou het zeker nog interessant zijn mochten er nog afdelingen in Vlaams-Brabant West, Oost-Vlaanderen en Limburg geïnteresseerd zijn om mee samen te werken door bijvoorbeeld een locatie aan te bieden en de kosten voor elektriciteit op zich te nemen zodat nog extra ON0BEL zenders en/of ontvangers zouden kunnen in de lucht gezet worden.