Repeaters IJsselstein

Repeaters IJsselstein met PI3UTR

PI3UTR is ontstaan vanuit een bijzondere gelegenheidsrepeater die jaarlijks tijdens de Ballonvossenjacht vanuit de Gerbrandytoren in IJsselstein QRV was in het tweede weekend van september. De wens bestond om deze performer op permanente basis in de lucht te kunnen krijgen. De performance was vooral te danken aan de sublieme antennehoogte van maar liefst 350m. En zo gebeurde: op 1 januari 2013 werd een vergunning afgegeven voor de regionale repeater PI3UTR; dit bracht heel wat teweeg in radio amateurland.

Het werd nóg mooier: PI3UTR kreeg op 22 december 2013 de bovenregionale status! Dit betekende niet alleen een nog beter signaal vanuit IJsselstein, maar ook kon gewerkt worden aan dekking in grote delen van het land.

Vergunninghouder: Stichting Scoop Hobbyfonds, PI4NOS

TRANSMITTERS

Lokatie Antenne Hoogte Status Operator Details
IJsselstein Procom CXL2-2 349m Temporary out PE1RJV Richting Zuidoost
Hilversum Diamond X5000 202m In service PA1OKZ Richting Noordwest
Goes Diamond X50 135m In service PE1RMN Richting Noord
Nijmegen Procom 2-3i 107m in aanbouw PA1JFR voorjaar 2016

 

RECEIVERS

Lokatie Antenne Hoogte Status Operator CW Rogerb
IJsselstein Procom CXL2-5 300m In service PE1RJV I . .
Hilversum Procom R2-3i 130m In service PA1OKZ H . . . .
Zierikzee Comet GP-6 55m In service PD2NLX Z - - . .
den Haag Diamond X-5000 83m In service PA3FRH D - . .
N. Scharwoude Comet GP-6 45m In service EMT W . - -
Goes Diamond X-50 90m In service PE1RMN G - - .
Nijmegen Procom CXL70-3 107m In aanbouw PA1JFR N - .
Kampen Saphir TSB3307 54m In service PD0HF K - . -
Eindhoven Kathrein 731291 77m In service PA1OKZ E .
Coevorden Diamond X300 40m In service PD0ADC C - . - .

 

cochannel

Principes van Co-channel techniek

Zendertechniek

PI3UTR gebruikt zenders die in Co-channel worden toegepast. Dit betekent dat alle gebruikte zenders exact identiek zijn, gelijke modulatie kennen en binnen enkele microseconden in audio gelijk zijn. Tevens is de zendfrequentie exact ‘zero beat’ tussen de zenders onderling. Het gebruik van grote en hoog opgestelde zenders impliceert dat er ook relatief grote gebieden zijn waar twee (of meer) zenders tegelijk ontvangen worden. Dit noemen we een overlappingsgebied. Niet alle zenders zijn even sterk, daardoor wordt de timing van iedere zender geregeld zodat het audio in het midden van zo’n overlappingsgebied exact gelijk aankomt, maar dit hoeft dus niet precies midden tussen twee zenders te zijn. Hierdoor is de onderlinge invloed van meerdere zenders op elkaar minimaal.

Om exacte gelijkheid mogelijk te maken worden onze systemen gedisciplineerd aan GPSDO’s. Dit zijn referentie ontvanger 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 zenders worden in tijd aan elkaar gesynchroniseerd middels co-channel software die in eigen beheer is ontwikkeld door Rob, PE1CHL. In onze centrale PI3UTR server te IJsselstein wordt 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. Verder zorgt de co-channel software er nog voor dat de “buffer” tijd zo kort mogelijk gehouden wordt, immers, het is onaangenaam wanneer er een groot tijdsverschil ontstaat tussen het ontvangen van de verschillende signalen en het heruitzenden ervan. In dit dynamische regelsysteem wordt de tijd gemeten tussen alle opstelpunten van de zenders en de centrale server. De tijdvertraging (latency) wordt hiermee variabel geregeld naar gelang de verbinding sneller of minder snel is.

TB8100 Front

Tait TB8100 Repeater voor PI3UTR

PI3UTR maakt gebruik van professionele VHF base-stations; dit zijn TB8100 repeaters van het Nieuw-Zeelandse bedrijf Tait Communications. De repeaters zijn uiterst robuust en betrouwbaar en garanderen onbelemmerd gebruik gedurende 24 uur per dag. De base-stations zijn voorzien van de externe 10MHz tijdbasis ingang zodat ze geschikt zijn geworden voor co-channel toepassingen. Daarnaast is ook voorzien van de benodigde speciale interfaces die gebruik met onze servers mogelijk maken.

HP Proliant DL380

HP Proliant DL380, de PI3UTR Core server

Samen met de base-stations wordt voorzien in servers voor iedere lokatie zodat het dynamische co-channel regelsysteem alle data voor de zenders en van de ontvangers netjes kan afhandelen. De voor PI3UTR in gebruik zijnde servers zijn van HP en Dell; voor deze toepassing worden verschillende modellen gebruikt, zoals een Proliant DL380, Poweredge R210, etc.

Ontvangertechniek

Zonder ontvangers geen repeatersysteem! Daarom is bij PI3UTR uitgebreid gewerkt aan een uitgebreid ontvangernetwerk. In tegenstelling tot verschillende andere systemen werkt PI3UTR met slechts enkele grote (paraplu) zenders maar daarentegen met een aanzienlijk aantal ontvangers. In theorie kunnen dit er nooit genoeg zijn, immers, beter ontvangen worden door twee of meer ontvangers dan helemaal niet of maar nét aan.

De ontvangers van PI3UTR werken in een diversity systeem. Diversity wil zeggen dat van een reeks ontvangers voortdurend informatie wordt verzameld in de centrale server in Hilversum die bestaat uit het ontvangen audiosignaal én uit de signaalkwaliteit. De signaalkwaliteit wordt bij PI3UTR uitgedrukt in “signaal-ruis verhouding“, ook wel S/N Ratio genoemd. Deze 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 faktoren een mindere kwaliteit heeft. Het is daarom gebruikelijk om diversity systemen te laten kiezen op basis van S/N ratio. Bij PI3UTR wordt dit getal uitgedrukt tussen 0 en 100%.

duplexer kathrein

Kathrein Duplex Techniek voor 2 & 70

Alle ontvangers staan in verbinding met de centrale server. Iedere ontvanger beschikt over een squelch regeling die ook alweer in software is uitgevoerd. In de server zorgt een geavanceerde software dat voortdurend een vergelijking wordt getrokken tussen alle ontvangers waarvan de squelch geopend is. Het mechanisme waarmee de meest geschikte ontvanger wordt geselecteerd voor doorgifte naar de zenders heet “voting”. De gebruikte voter in het PI3UTR systeem neemt iedere 100 milliseconde een kwaliteits sample van alle binnengekomen S/N waardes en schakelt voorts de betreffende ontvanger door naar de zender. Gedurende een korte ontvangstperiode kan het dus gemakkelijk gebeuren dat het doorgegeven ontvangstsignaal van verschillende ontvangers afkomstig is.

PI3UTR gebruikt per definitie high-performance ontvangers. Dit is nodig omdat de gebruikte opstelpunten uitsluitend op hoge lokaties zijn te vinden waar doorgaans excessief veel RF signalen ontvangen worden. Meestal is de ontvanger gecombineerd met een cavity bandpass filter of duplexer in het geval dat ook gezonden wordt.

Cubieboard 2

Cubieboard 2

Op verschillende lokaties is uitsluitend een ontvanger opgesteld, vaak in combinatie met onze andere bovenregionale repeater PI2NOS, want dat is handig en daar houden we van. Voor doorgifte van de ontvangen signalen maken we gebruik van compacte single-board computers, de bekende Cubieboard 2.

Repeater software

PI3UTR draait op alle lokaties onder GNU/Linux – Debian 7 (Wheezy). De primaire controlling software voor het repeatersystem is ontwikkeld door Tobias Blomberg, SM0SVX en is derhalve genoemd Svxlink. De Svxlink software is een krachtige omgeving die enerzijds een uitermate flexibele repeaterbesturing toestaat en tegelijk ruimschoots gelegenheid biedt tot het uitbouwen van functionaliteit naar behoefte. Voor onze bovenregionale repeaters zijn dan ook verschillende functies toegevoegd, zoals bijvoorbeeld DX meldingen, een eventstream voor externe live weergave (de bekende kaart en staafdiagrammen), audio streaming etc.

terminal nos

Svxlink console van PI3UTR en PI2NOS