WebSDR pour tous : Architecture et capacités techniques du projet open-source no-SDR

Budovanie moderného rádioamatérskeho stanovišťa (hamshack ) prešlo za posledné desaťročia radikálnou transformáciou. Zatiaľ čo klasický stolný transceiver (TCVR ) vybavený pokročilými obvodmi automatického riadenia zosilnenia (AGC ), limiteurs ALC , des filtres de fréquence intermédiaire et des étages de puissance basés sur une robustesse MOSFETs ou modernes LDMOS Les transistors restent l'outil principal de la technologie de diffusion radio logicielle (SDR) et complètement changé notre façon de surveiller le spectre radioélectrique.

Avec l'avènement des récepteurs distribués du type WebSDR Le concept de réception partagée est né, permettant à plusieurs opérateurs de régler indépendamment les bandes via une interface web. Un nouveau projet open source s'est imposé dans ce segment. no-SDR (odvodený Depuis Node-SDR)Développé par George Bozouris (gbozo), ce système offre une architecture multi-utilisateurs hautement optimisée sur un matériel RTL-SDR abordable, sans nécessiter l'installation d'applications clientes ni de plugins.

Pre aktívnych operátorov pracujúcich v náročných režimoch SO2R ou SO2V , lovcov diplomov v programoch DXCC , IOTA , SOTA , POTA či WWFF , ako aj pre poslucháčov (SWL ) monitorujúcich preteky (contest ) et digitálnu prevádzku, predstavuje no-SDR mimoriadne flexibilný nástroj. Umožňuje vybudovať sekundárny prijímací reťazec ou vzdialené monitorovacie stanovište (QTH ) s minimálnymi hardvérovými nákladmi.

L'avantage unique de l'absence de DDR

Hlavná et celkom zásadná výhoda no-SDR spočíva v jeho schopnosti premeniť obyčajný USB dongle RTL-SDR na plnohodnotný, sieťovo distribuovaný récepteur s vysokým rozlíšením spektra, ktorý dokáže obslúžiť viacero nezávislých klientskych relácií súčasne. Tradičné SDR aplikácie často uzamykajú hardvér pre jedného lokálneho Utilisateur ou vyžadujú prenos masívnych dátových tokov surových vzoriek cez sieť, čo paralyzuje bežnú infraštruktúru. Projekt WebSDR pour tous : Architecture et capacités techniques du projet open-source no-SDR implementuje plnú paralelizáciu príjmu. Viacerí používatelia sa pripájajú cez bežný webový prehliadač, pričom každý z nich má k dispozícii vlastné nezávislé virtuálne VFO , voľbu šírky pásma et demodulačného módu. To všetko prebieha bez toho, aby sa klienti navzájom ovplyvňovali ou menili stredovú frekvenciu fyzického tunera.

Systém bol Depuis začiatku navrhnutý s dôrazom na vysokú vernosť reprodukcie (High Fidelity), spracovanie extrémne slabých signálov na hranici šumu (weak signal processing) et takmer bezstratový prenos dát pri minimálnych nárokoch na sieťové pásmo. Vďaka presunu signálového spracovania (DSP ) priamo na stranu klienta prostredníctvom čistého TypeScriptu bežiaceho v prehliadači dochádza k efektívnemu rozloženiu výpočtového výkonu. Serverová časť vďaka tomu vykazuje nízku réžiu et je plne optimalizovaná pre prevádzku na energeticky nenáročných ARM platformách, ako sú jednodoskové počítače Raspberry Pi či procesory Apple Silicon (Mac), rovnako ako na štandardnej architektúre x86. Ak operátor v danom momente nedisponuje pripojeným VF hardvérom ou vhodnou anténou, no-SDR obsahuje integrovaný simulátor signálu (demo mode), ktorý generuje realistické spektrum na testovacie, vývojové et demonštračné účely.

Que fait le no-SDR ?

Z hľadiska architektúry funguje no-SDR ako inteligentná vrstva medzi analógovo-digitálnym prevodníkom (ADC ) prijímacieho hardvéru et koncovým klientskym rozhraním. Serverová časť, napísaná v kombinácii jazykov Go et Node.js, zachytáva surový prúd IQ vzoriek z RTL-SDR zariadenia. Tento prúd spracováva, vykonáva spektrálnu analýzu pomocou rýchlej Fourierovej transformácie (FFT) et generuje dáta pre plynulý spektrálny vodopád (Waterfall ) et spektrálny analyzátor v reálnom čase.

La distribution des données aux utilisateurs est assurée par le protocole WebSocket. Le serveur négocie dynamiquement les codecs de compression pour les flux spectraux et IQ en fonction du profil et de la capacité réseau de chaque client connecté. Afin d'éviter la saturation de la mémoire serveur lorsque les utilisateurs disposent de connexions réseau lentes, no-SDR met en œuvre un contrôle de flux strict (gestion de la contre-pression WebSocket) basé sur la surveillance de l'état. Montant mis en mémoire tamponUne fonctionnalité d'optimisation importante est le mode « IQ à déclenchement audio », où le serveur n'envoie des données IQ spécifiques à un utilisateur donné que lorsque le client active la lecture audio dans son navigateur. Ceci élimine la charge réseau inutile générée par les onglets inactifs du navigateur. Côté client, l'interface reçoit ces flux compressés, les décode, affiche l'environnement graphique et extrait le signal audio résultant via une chaîne DSP locale, à laquelle elle applique des paramètres de filtrage et d'édition audio définis par l'utilisateur.

Modes, matériel et infrastructure pris en charge

La flexibilité du projet no-SDR se reflète dans sa large prise en charge des opérations de modulation et dans les options de configuration détaillées du matériel RF.

Modes de modulation pris en charge

Le système intègre un total de 8 modes de démodulation analogique fonctionnant directement dans le navigateur, couvrant l'ensemble des besoins en matière de surveillance de bandes :

• WFM (Wideband FM ): Širokopásmová frekvenčná modulácia s PLL detekciou 19 kHz pilotného tónu et DSB-SC demoduláciou zložky L-R pre plnohodnotné stereo. Obsahuje klientsky dekodér systému RDS, ktorý extrahuje názov stanice (PS), rádiotext (RT), typ programu (PTY), kód PI et synchrónny čas s priamym zobrazením nad vodopádom.
• NFM (Narrowband FM): Úzkopásmová frekvenčná modulácia pre sledovanie prevádzky na VHF/UHF kanáloch et prevádzačoch, vrátane podpory klientskeho vyhodnocovania subaudio tónov CTCSS .
• AM (Modulation d'amplitude) : Modulation d'amplitude classique avec prise en charge de la stéréo AM synchrone et détection automatique du fonctionnement selon la norme C-QUAM.
• SSB prevádzka (USB et LSB ): Jednopostranné pásma, nevyhnutné pre monitorovanie krátkovlnnej prevádzky na klasických aj WARC pásmach. Hoci no-SDR natívne neobsahuje integrované dekodéry pre pokročilé Mode numérique ako FT8 , FT4 , JT65 , MSK144 , RTTY , PSK31 ou SSTV , čistá demodulácia postranných pásiem spolu s Raw IQ režimom umožňuje smerovať audio výstup ou dátový tok do externého softvéru (napr. WSJT-X , Fldigi ). To zjednodušuje monitorovanie šírenia, sledovanie majákov v sieťach RBN (Reverse beacon Network) et WSPR , ako aj sledovanie aktivity počas hromadných pile-upov.
• CW (Onde Continue) : Réception télégraphique où le système utilise des rééchantillonneurs et des filtres clients à bande étroite pour nettoyer les signaux des interférences ambiantes.
• IQ brut : Sortie d’échantillons complexes bruts destinés à un traitement ultérieur par des applications de radioamateur.

Prise en charge matérielle et configuration de bas niveau

Le projet est principalement optimisé pour les dongles USB dotés du chipset RTL2832U (par exemple, RTL-SDR v3 ou v4). Grâce au fichier de configuration YAML, l'administrateur système contrôle directement les registres du tuner et les paramètres du convertisseur ADC :

• Échantillonnage directPermet l'activation de l'échantillonnage direct (branche I ou Q) pour la réception des ondes courtes inférieures à 24 MHz sans avoir besoin d'inclure un convertisseur ascendant externe ou transverter Auparavant, la construction d'un récepteur nécessitait d'enrouler des bobines sur tore réglage laborieux du filtre LPF et HPF na plošnom spoji (PCB ) avec des composants discrets, l'intégration d'éléments de puissance tels que les MOSFETs et les LDMOS, et l'intégration de sous-systèmes de contrôle via des interfaces telles que I2C avec des microcontrôleurs Arduino Nano , affiche LCD et mémoire externe EEPROM Avec l'absence de SDR et l'échantillonnage direct, cette barrière est levée au niveau logiciel.
• biais: Commutation logicielle de l'alimentation électrique via câble coaxial pour préamplificateurs ou LNB konvertory, čo je ideálne pre príjem satelitných signálov (napr. AO-10) ou sledovanie prevádzky na nízkych obežných dráhach (LION ).
• digitalAgc et siGain: Presné nastavenie zosilnenia medzifrekvencie na potlačenie intermodulačného skreslenia (IMD ) et l'optimisation de la plage dynamique.
• réglage du décalage et bande passante du tuner: Éliminer le décalage CC au centre du spectre et définir la bande passante matérielle du protocole.

Pre aplikácie vyžadujúce absolútnu frekvenčnú stabilitu et elimináciu teplotného driftu je možné hardvér doplniť o externý referenčný Oscilátor riadený GPS (GPSDO ).

mécanismes de compression des infrastructures et des réseaux

La couche d'infrastructure prend en charge l'intégration directe avec le service public rtl_tcpLe dongle matériel peut ainsi être placé à distance, directement à côté du câble d'alimentation de l'antenne directionnelle (par exemple, Yagi , quad, faisceau hexagonal , rayon d'araignée que ce soit long rhombique où transformateur ou balun assurer l'adaptation), tandis que le serveur no-SDR lui-même fonctionne dans un local radioamateur ou dans le cloud et communique avec lui via une ligne TCP, minimisant ainsi les pertes dans le câble RF.

Le sous-système réseau utilise la compression multicodec avec négociation pour chaque client connecté :

• Flux FFT (Spectre) : Le spectre est transmis soit sans compression (Uint8, rapport 4:1), soit en utilisant l’ADPCM (rapport ~8:1), soit en utilisant la combinaison Delta+Deflate par défaut, qui atteint un taux de compression sans perte compris entre 7,5:1 et 10:1. Cela réduit le débit binaire du diagramme spectral à 12-15 kB/s tout en maintenant une fréquence d’images de 12 à 30 images/s avec une taille de FFT de 8192 bins.
• Flux IQ (Audio) : Les données brutes sont transmises soit au format Int16 non compressé, via ADPCM (4:1, par défaut), soit via une démodulation serveur avec un encodage Opus VBR (32 kbps mono / 64 kbps stéréo) ou Opus HQ (128 kbps mono / 192 kbps stéréo) utilisant la bibliothèque WebAssembly opusscript.

Le serveur regroupe les échantillons IQ par blocs fixes de 20 millisecondes, garantissant ainsi une transmission constante et sans latence des messages WebSocket. Côté client, un rééchantillonneur linéaire interpole les signaux à bande étroite (BLU à 24 kHz et CW à 12 kHz) à la fréquence standard de 48 kHz de la carte son.

Caractéristiques du no-SDR

L'interface utilisateur de no-SDR est conçue dans le respect de l'ergonomie et de l'esthétique des instruments traditionnels. Elle propose trois thèmes visuels évoquant les indicateurs classiques des radioamateurs : un thème LCD cyan, un thème CRT vert phosphorescent et un thème VFD ambré. L'interface est entièrement réactive et optimisée pour les ordinateurs et les appareils mobiles tactiles.

La chaîne DSP audio du client comprend les fonctions suivantes :

• Égaliseur paramétrique à 5 bandes : avec des fréquences centrales fixes à 80 Hz (BAS), 500 Hz (MOYEN-BAS), 1,5 kHz (MOYEN), 4 kHz (MOYEN-HAUT) et 12 kHz (AIGUS) avec une plage de contrôle de ±12 dB pour chaque bande, ce qui vous permet de supprimer le bruit basse fréquence ou, à l'inverse, de mettre en valeur les aigus pour une meilleure lisibilité de la modulation.
• Équilibre et volume sonore : contrôle de la panoramique de -100 % à gauche à +100 % à droite, avec compression dynamique et préamplification.
• Squelch intelligent : un filtre anti-bruit réglable qui réagit au niveau du signal. Il intègre un algorithme qui désactive brièvement l’atténuation (désactivation pendant 500 ms) après chaque changement de fréquence sur le VFO, permettant ainsi à l’opérateur d’entendre immédiatement la signature acoustique du bruit sur la nouvelle fréquence.

WFM Demodulátor disponuje unikátnou vlastnosťou dynamického miešania kanálov (stereo blend) v závislosti Depuis aktuálneho pomeru signálu k šumu (SNR ). Ak úroveň signálu klesá, podiel stereo zložky sa plynule znižuje smerom k mono príjmu. Tým sa predchádza prudkému nárastu šumu, ktorý je typický pre slabé FM stereo stanice. Všetky tieto matematické operácie prebiehajú výhradne na strane klienta, čo zaručuje minimálne vyťaženie procesora na serveri.

Prevádzka na kv vyžaduje neustále sledovanie parametrov šírenia ako MUF , Indice K et Indice et . Keď zachytíte vzácny spot v DX clustri ou cez Reverse Beacon Network (RBN), či už ide o expedíciu pracujúcu v režime Fox/Hound ou klasický split v hustom pile-upe na kv pásmach, spoľahlivý sekundárny sieťový récepteur pomáha analyzovať situáciu na celom pásme. Na ochranu vstupných obvodov pred statickou elektrinou sa na anténne vstupy dopĺňa transil . Na strane príjmu cez no-SDR nás však zaujíma predovšetkým dosiahnuté SNR et schopnosť zachytiť maximálny ODX et QRB pri náročných podmienkach, ako je meteor scatter či EME prevádzka.

Où télécharger

Le projet no-SDR est développé en tant que logiciel libre et open source, distribué sous la licence MIT, qui garantit une transparence totale du code, la possibilité de le modifier et un déploiement libre, communautaire ou privé. Les codes sources, la documentation d'architecture (SPEC.md) et la liste des tâches en cours (tasks.md, TODO.md) sont disponibles publiquement sur la plateforme GitHub, dans le dépôt de l'auteur :

< et title='no-SDR na GitHUB' href='https://github.com/gbozo/no-SDR' target='_blank' rel='noopener'>https://github.com/gbozo/no-SDR

La méthode la plus efficace pour déployer no-SDR en radioamateur est d'utiliser la technologie Docker. Le projet génère et publie automatiquement des images de production sur le registre de conteneurs GitHub (GHCR). Exemple de fichier de configuration docker-compose.yml Pour lancer rapidement un conteneur avec un accès direct à un tuner USB local, cela ressemble à ceci :

version : '3.8' services : no-SDR : image : ghcr.io/gbozo/no-SDR:latest ports : - '3000:3000' environnement : - NODE_ENV=production - LOG_LEVEL=info privilégié : true périphériques : - /dev:/dev redémarrage : unless-stopped volumes : - ../config:/app/config

Pour que le tuner fonctionne correctement côté hôte, il est nécessaire de configurer correctement l'accès bas niveau au bus USB. Vous trouverez ci-dessous un exemple de fichier de configuration. config.yaml, qui définit un dongle RTL-SDR local et un profil de base pour la surveillance du spectre :

Serveur : hôte : '0.0.0.0' port : 3000 mot de passe administrateur : 'changeme' dongles : - id : dongle-0 index du périphérique : 0 nom : 'RTL-SDR n° 0' source : type : local démarrage automatique : vrai profils : - id : fm-broadcast nom : 'Diffusion FM' fréquence centrale : 100000000 taux d'échantillonnage : 2400000 taille FFT : 2048

Po úspešnom spustení kontajnera stačí otvoriť webový prehliadač et zadať IP adresu servera s príslušným portom 3000. Správa profilov, frekvenčných rozsahov et hardvérových parametrov sa vykonáva priamo editáciou YAML konfigurácie. Vďaka tomu je integrácia no-SDR do infraštruktúry moderného hamshacku otázkou niekoľkých minút. Či už hľadáte spoľahlivý spôsob, ako monitorovať lokálne prevádzače v pásmach DMR et D-Star , ou chcete poskytnúť vzdialený prístup k prijímaču pre SWL krúžok, no-SDR predstavuje technologickú špičku v oblasti webovo orientovaného SDR príjmu.