Das HAMNET so wie wir es heute kennen entfaltet seinen größten Nutzen bisher in Sachen Infrastruktur für Funkamateure. Es gibt Dienste und Linkstrecken, die für Relaisbetreiber absolut wichtig sind, doch der Nutzen für den durchschnittlichen OM ist nicht ganz so offensichtlich. Die exklusiven Informationsmöglichkeiten für den einzelnen Funkamateur, die das PR-Netz einmal bereitstellte, wurden durch das Internet abgelöst. Informationen sind dort in der Regel viel schneller und zuverlässiger zu bekommen. Klar bietet das HAMNET ungeahnte Möglichkeiten für uns Funkamateure. Heutzutage sind Experimente im HAMNET möglich, die im richtigen Internet wohl eher nicht möglich sind. Es bietet sich also zugleich als Experimentierfeld und als zusätzlichen Kanal zur Vernetzung von Amateurfunkinfrastruktur (Relais, Digis, etc.) an.

Doch wie kann man das HAMNET für den einzelnen Benutzer schmackhafter machen? Aus meiner Sicht braucht es dazu zwei Dinge. Erstens wären beliebte oder gar exklusive Dienste nötig und zweitens braucht es natürlich noch viel wichtiger Einstigesmöglichkeiten für Benutzer. Im HAMNET Ausbau steht derzeit der Aufbau eines gut vermaschten Backbone-Netzes im Vordergrund. Via VPN angebundene Inseln sollen möglichst via HF an den Rest angeschlossen werden. Das ist natürlich sinnvoll, denn nur ein starkes und gut funktionierendes Netz bringt dem Benutzer auch den entsprechenden Mehrwert. Allerdings wird das bereitstellen von Zugangsmöglichkeiten für die Benutzer kaum vorangetrieben. Ich denke hier muss man beim Ausbau die goldene Mitte finden, denn je mehr Nutzer sich für das HAMNET begeistern, weil sie Einstiege haben, desto mehr interessieren sich für einen gut ausgebautes Backbone-Netz. Meiner These zur Folge würden sich die Nutzer ebenfalls für den Ausbau der gesamten Infrastrukur interessieren und daran mitwirken.

Da das HAMNET üblicherweise mittels handelsüblicher WLAN-Infrastruktur aufgebaut wird, werden Benutzerzugänge auch mit dieser gebaut. Da man bei 2,4 GHz und 5 GHz allerdings fast zwingend eine hindernisfreie Richtfunkstrecke benötigt, wird eine Vielzahl von Nutzern bereits von vornherein ausgeschlossen. Die Lösung für dieses Problem wäre eine Zugangsmöglichkeit in einem anderen Frequenzband. Das 70cm-Band wäre naheliegend, doch auch da gibt es einige zu klärende Unwägbarkeiten.

Mit meiner Meinung, dass es für das HAMNET Zugänge via UHF benötigt, bin ich nicht alleine. DL4NO pflegt seit einigen Jahren eine interessante Übersichtsseite zu diesem Thema und veröffentlicht ebenfalls seine Rechereergebnisse.

Auch auf der Webseite www.hrd70.com werden Transceiver vorgestellt, die sich für die letzte Meile im HAMNET nutzen lassen sollen. Leider fand ich dort keine Baupläne oder gar Prototypen.

NPR70 – Ein Usereinstieg ins HAMNET

Auf hackaday.com wurde dann im Frühjahr 2019 ein Projekt mit dem Namen NPR70 vorgestellt. New Packet Radio on 70cm – Klingt gut, aber was genau ist das?

Der Name enthält zwar den Begriff Packet-Radio aber mit dem klassischen AX-25 hat das ganze nicht mehr viel zu tun. Es handelt sich vielmehr um ein komplett neues Kommunikationsprotokoll, das von Guillaume F4HDK speziell für Funkamateure geplant und entwickelt worden ist. Es ist also durch das Design bereits an die Amateurfunkgesetze angepasst. Das wird unter anderem durch die folgenden Designkriterien erfüllt.

  • das Rufzeichen der Station wird automatisch periodisch gesendet
  • es gibt keine Verschlüsselung (in dieser Protokollschicht)
  • Master (Repeater) sendet nur, wenn er durch einen Client dazu aufgefordert wurde.

Derzeit können nur 7 Clients simultane Verbindung zu einem Master haben. In einer weiteren Ausbaustufe sollen maximal 15 gleichzeitige Clients an einem Master möglich sein.

Für die Modems wird Hardware verwendet, die sich relativ leicht beziehen lässt. Der verwendete Transceiver-Chip (SI4463) wurde ursprünglich für das 433 MHz ISM Band gebaut. Wegen der guten Bandbreiteneffizienz wird 2GMSK und 4GMSK als Modulationsverfahren eingesetzt. Das Protokoll beherrscht ebenfalls eine einfache Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC). Gesendet wird im Zeitmultiplex-Verfahren TDD. Die Umschaltung der Sende und Empfangszyklen sind ähnlich schnell wie bei DMR und liegen zwischen 80ms und 200ms.

Dadurch, dass der Master den Client entsprechende Zeitschlitze zuweist, werden Kollisionen wirksam verhindert.

Weitere technische Details zum Protokoll gibt es auf der Projektseite auf hackaday.io [3].

Funktionsfähiger Prototyp

Auf der HAMRADIO in Friedrichshafen bin ich Dank Lars (DL4APT) an zwei Bausätze (PCB V0.3) gekommen, um eigene Experimente durchzuführen. Da ich mit dem Löten von SMD doch so meine Schwierigkeiten habe, halfen Gabriel (DL7DCF) und Lars (DL4APT) im HAMCAMP, beim Zusammenbau. Das NPR70 lässt sich mittels handelsüblicher Komponenten bauen. Die Firmware ist unter einer freien Lizenz veröffentlicht. Die Platine selbst ist unter TAPR Open Hardware License (www.tapr.org/OHL) veröffentlicht und kann ebenfalls von Jedermann genutzt werden. Auch wer keinen Bausatz kauft, kann die Teile relativ einfach beziehen. Eine vollständige Liste der benötigten Teile befinden sich in diesem Artikel und ebenfalls als Download auf hackaday.io.

Inbetriebnahme und erste Tests

Nachdem der Bausatz zusammengebaut, getestet und mit der Firmware bespielt worden ist, kann er konfiguriert werden.

Die Konfiguration erfolgt über die serielle Schnittstelle, die der Microcontroller am NPR70 über seinen USB-Port bereitstellt. Zur Verbindung kann das kostenlose Programm putty unter Linux, Windows und Mac verwendet werden; grundsätzlich ist aber jeder andere Terminalemulator dazu in der Lage. Wichtig sind die eingestellten Parameter:

  • 921600 bps
  • 8 bit
  • keine Flusskontrolle

Sind die Einstellungen gemacht, wird nach dem Einschalten des verbunden NPR70 ein Hinweis auf die installierte Firmware und der Prompt (Eingabeaufforderung) angezeigt.

Mit dem Befehl display config lässt sich die aktuelle Konfiguration anzeigen.

Die Änderung der Werte erfolgt nach folgendem Schema:

set [Parameter] [Wert]

Für die Änderung des Rufzeichens tippt man also folgendes ein:

set callsign MYCALL

Nach der gleichen Vorgehensweise muss die Frequenz, die Modulation und die Radio Network ID auf dem Master und den Clients identisch konfiguriert werden. Die Radio Network ID lässt sich quasi mit CTCSS vergleichen. Kommunikation zwischen unterschiedlichen IDs ist nicht möglich.

Der NPR70 bietet 2GFSK und 4GFSK Modulation an. Eine Übersicht über die Verfahren sowie die Symbolrate und Bandbreite befindet sich in der Dokumentation des NPR70. In meinem Versuchen habe ich den Wert 21 eingestellt. Dabei kommt 4GFSK Modulation zum Einsatz.

Die Konfiguration der IP-Adressen, kann nach dem üblichen Schema erfolgen. Private IP-Adressen nach RFC 1918 liegen in den Netzen 10.0.0.0/8, 172.16.0.0/12 oder 192.168.0.0/16. Auch das Netz 44.128.0.0/16 lässt sich zu Testzwecken nutzen. Wer seinen Master an das HAMNET anbinden möchte, der sollte Kontakt zur IP-Koordination aufnehmen.

Hier meine Konfiguration für den Master.

NPR modem
ready> display config
CONFIG:
callsign: 'DM9KS'
is_master: yes
MAC: 4E:46:50:52:2F:C7
frequency: 434.120MHz
RF_power: 127
modulation: 21
radio_netw_ID: 0
radio_on_at_start: yes
DHCP_active: yes (warning, DHCP inhibited in master mode)
client_req_size: 1
client_static_IP: no
telnet active: yes
telnet routed: yes
modem_IP: 192.168.137.2
netmask: 255.255.255.224
IP_begin: 192.168.137.10
master_IP_size: 10 (Last IP: 192.168.137.19)
def_route_active: no
def_route_val: 192.168.137.1
DNS_active: yes
DNS_value: 192.168.137.1
ready>

An dieser Stelle noch der Hinweis, dass am Master auf dem Netzwerkinterface eine statische IP-Adresse konfiguriert werden muss. Die Clients beherrschen DHCP. Vom Betreiber des Masters sollte ein dedizierter DHCP-Bereich bzw. eine eigene IP für die Clients in der Umgebung herausgegeben werden sollte, um Adresskonflikte zu verhindern. Das ist besonders relevant, wenn der Master und die Clients via NAT und privatem IP-Adressbereich an das HAMNET angebunden werden.

Erreichte Geschwindigkeiten

Doch jetzt mal Butter bei die Fische. Was ist den in Sache Highspeed nun überhaupt drin?

Während das klassische Packet Radio (AX.25) auf eine Datenrate von unter 9600 bit pro Sekunde kommt, ist NPR um einiges schneller. Je nach eingestellter Modulation kommt man auf Bruttodatenraten von 110kb/s bis 1Mb/s. Tatsächlich nutzbar sind zwischen 70 und 500kb/s.

Im Vergleich zur im HAMNET eingesetzten WLAN-Technik ist das zwar langsamer, aber dennoch das schnellste was momentan in Sachen Selbstbau in diesem Frequenzbereich möglich ist.

Anbindung an das HAMNET

Die Anbindung an das HAMNET erfolgt am Master. Am Standort des Masters wird ein weiterer Router und eine Verbindung zum HAMNET benötigt. Diese kann via Richtfunk erfolgen oder im schlechtesten Fall auch via VPN erfolgen, wenn keine andere Möglichkeit besteht.

Fazit

QR Code scannen und Mitglied in der Telegram-Gruppe werden.
QR Code scannen und Mitglied in der Telegram-Gruppe werden.

Die Technologie bietet das Potential das HAMNET in nahezu jedes Shack zu bringen. Und so den Anteil der Endnutzer im HAMNET zu erhöhen. Die Geschwindigkeiten sind für alltägliche Anwendungen absolut ausreichend. Chatten, Mailen und Afu-Infos in Foren und Blogs recherchieren – das alles ist stand heute mit dem NPR70 problemlos möglich. Mit etwas Optimierung am Bandplan, lässt sich die Netto-Datenrate sogar auf 0,5 Mb/s bringen. Und das klingt schon richtig gut im 70cm-Band.

Wer die Entwicklung des NPR70 weiter im Blick haben möchte, der sollte dem Projekt auf hackaday.io folgen.

[1] http://www.dl4no.de/thema/packetra.htm
[2] http://www.dl4no.de/beispiel/hamnetau.htm
[3] https://hackaday.io/project/164092-npr-new-packet-radio

 

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