WebSDR per tutti: architettura e capacità tecniche del progetto open-source no-SDR

Budovanie moderného rádioamatérskeho stanovišťa (capannone di prosciutto ) prešlo za posledné desaťročia radikálnou transformáciou. Zatiaľ čo klasický stolný transceiver (TCPR ) vybavený pokročilými obvodmi automatického riadenia zosilnenia (AGC ), limitatori ALC , filtri di frequenza intermedia e stadi di potenza basati su robusti MOSFET o moderno LDMOS i transistor rimangono lo strumento principale per la radiodiffusione, la tecnologia radio definita dal Software (SDRha completamente cambiato il modo in cui monitoriamo lo spettro radio.

Con l'avvento dei ricevitori distribuiti del tipo WebSDR È nato il concetto di ricezione condivisa, che consente E più operatori di sintonizzare le bande in modo indipendente tramite un'interfaccia web. In questo segmento si è affermato un nuovo progetto open-source chiamato no-SDR (derivato da Node-SDR), sviluppato da George Bozouris (gbozo). Questo sistema offre un'architettura multiutente altamente ottimizzata per hardware RTL-SDR E prezzi accessibili, senza la necessità di installare applicazioni client o plugin.

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

Il vantaggio unico del no-SDR

Hlavná E celkom zásadná výhoda no-SDR spočíva v jeho schopnosti premeniť obyčajný USB dongle RTL-SDR na plnohodnotný, sieťovo distribuovaný ricevitore s vysokým rozlíšením spektra, ktorý dokáže obslúžiť viacero nezávislých klientskych relácií súčasne. Tradičné SDR aplikácie často uzamykajú hardvér pre jedného lokálneho Utente O vyžadujú prenos masívnych dátových tokov surových vzoriek cez sieť, čo paralyzuje bežnú infraštruktúru. Projekt WebSDR per tutti: architettura e capacità tecniche del progetto 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 E demodulačného módu. To všetko prebieha bez toho, aby sa klienti navzájom ovplyvňovali O menili stredovú frekvenciu fyzického tunera.

Systém bol Da začiatku navrhnutý s dôrazom na vysokú vernosť reprodukcie (High Fidelity), spracovanie extrémne slabých signálov na hranici šumu (weak signal processing) E 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 E 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 O vhodnou anténou, no-SDR obsahuje integrovaný simulátor signálu (demo mode), ktorý generuje realistické spektrum na testovacie, vývojové E demonštračné účely.

Che cosa fa il no-SDR?

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

La distribuzione dei dati agli utenti avviene tramite il protocollo WebSocket. Il server negozia dinamicamente i codec di compressione sia per i flussi spettrali che per quelli IQ in base al profilo e alla capacità di rete di ciascun client connesso. Per evitare la congestione della memoria del server quando gli utenti dispongono di connessioni di rete più lente, no-SDR implementa rigorosamente il controllo di flusso (backpressure WebSocket) basato sul monitoraggio dello stato. Quantità bufferizzataUna caratteristica di ottimizzazione significativa è la cosiddetta modalità 'Audio-gated IQ', in cui il server invia dati IQ specifici per un determinato utente solo quando il client attiva effettivamente la riproduzione audio nel proprio browser. Ciò elimina il carico di rete non necessario generato dalle schede del browser inattive. Lato client, l'interfaccia riceve questi flussi compressi, li decodifica, renderizza l'ambiente grafico ed estrae il segnale audio risultante tramite una catena DSP locale, alla quale applica parametri di filtraggio e modifica audio definiti dall'utente.

Modalità, hardware e infrastruttura supportati

La flessibilità del progetto no-SDR si riflette nell'ampio supporto delle operazioni di modulazione e nelle opzioni di configurazione dettagliate dell'hardware RF.

Modalità di modulazione supportate

Il sistema integra un totale di 8 modalità di demodulazione analogica, eseguibili direttamente nel browser, coprendo l'intero spettro delle esigenze di monitoraggio delle bande:

• WFM (Wideband FM ): Širokopásmová frekvenčná modulácia s PLL detekciou 19 kHz pilotného tónu E 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 E synchrónny čas s priamym zobrazením nad vodopádom.
• NFM (Narrowband FM): Úzkopásmová frekvenčná modulácia pre sledovanie prevádzky na VHF/UHF kanáloch E prevádzačoch, vrátane podpory klientskeho vyhodnocovania subaudio tónov CTCSS .
• AM (Modulazione di Ampiezza): Modulazione di ampiezza classica con supporto per AM stereo sincrono e rilevamento automatico del funzionamento secondo lo standard C-QUAM.
• SSB prevádzka (USB E LSB ): Jednopostranné pásma, nevyhnutné pre monitorovanie krátkovlnnej prevádzky na klasických aj WARC pásmach. Hoci no-SDR natívne neobsahuje integrované dekodéry pre pokročilé Moda digitale ako FT8 , FT4 , JT65 , MSK144 , RTTY , PSK31 O SSTV , čistá demodulácia postranných pásiem spolu s Raw IQ režimom umožňuje smerovať audio výstup O dátový tok do externého softvéru (napr. WSJT-X , Fldigi ). To zjednodušuje monitorovanie šírenia, sledovanie majákov v sieťach RBN (Reverse beacon Network) E WSPR , ako aj sledovanie aktivity počas hromadných pile-upov.
• CW (onda continua): ricezione telegrafica in cui il sistema utilizza ricampionatori e filtri client E banda stretta per ripulire i segnali dalle interferenze ambientali.
• IQ grezzo: output di campioni complessi grezzi per l'ulteriore elaborazione da parte di applicazioni radioamatoriali.

Supporto hardware e configurazione di basso livello

Il progetto è ottimizzato principalmente per dongle USB con chipset RTL2832U (ad esempio RTL-SDR v3 o v4). Tramite il file di configurazione YAML, l'amministratore di sistema ha il controllo diretto sui registri del sintonizzatore e sui parametri del convertitore ADC:

• campionamento diretto: Consente l'attivazione del campionamento diretto (ramo I o Q) per la ricezione di onde corte al di sotto dei 24 MHz senza la necessità di includere un convertitore di frequenza esterno o trasformatore In passato, la costruzione di un ricevitore richiedeva l'avvolgimento delle bobine su motore , laboriosa regolazione del filtro LPF E HPF na plošnom spoji (PCB ) con componenti discreti, l'incorporazione di elementi di potenza come MOSFET e LDMOS e l'integrazione di sottosistemi di controllo tramite interfacce come I2C con microcontrollori Arduino Nano , mostra TV e memoria esterna EEPROM Con il no-SDR e il campionamento diretto, questa barriera viene abbattuta E livello Software.
• pregiudizio: Commutazione Software dell'alimentazione tramite cavo coassiale per preamplificatori o LNB konvertory, čo je ideálne pre príjem satelitných signálov (napr. AO-10) O sledovanie prevádzky na nízkych obežných dráhach (LEONE ).
• digitalAgc E se Guadagno: Presné nastavenie zosilnenia medzifrekvencie na potlačenie intermodulačného skreslenia (IMD ) e ottimizzazione della gamma dinamica.
• OffsetTuning E Larghezza di banda del sintonizzatoreEliminazione dell'offset CC al centro dello spettro e definizione della larghezza di banda hardware del protocollo.

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

Meccanismi di compressione di infrastrutture e reti

Il livello infrastrutturale supporta l'integrazione diretta con l'utilità rtl_tcpIl dongle hardware può quindi essere posizionato in una posizione remota direttamente accanto al cavo di alimentazione dell'antenna direzionale (ad esempio yagi , quad, raggio esagonale , raggio ragno che lungo rombico Dove trasformatore O balun fornisce l'adattamento), mentre il server no-SDR stesso viene eseguito in una stazione radioamatoriale o nel cloud e comunica con esso tramite una linea TCP, minimizzando le perdite nel cavo RF.

Il sottosistema di rete utilizza la compressione multi-codec con negoziazione per ciascun client connesso:

• Flusso FFT (spettro): lo spettro viene trasmesso non compresso (Uint8, rapporto 4:1), utilizzando ADPCM (rapporto ~8:1) o utilizzando la combinazione predefinita Delta+Deflate, che raggiunge un rapporto di compressione senza perdita di dati compreso tra 7,5:1 e 10:1. Ciò riduce il bitrate dello spettro E cascata E 12-15 kB/s, mantenendo una frequenza dei fotogrammi da 12 E 30 FPS con una dimensione FFT di 8192 bin.
• IQ Stream (Audio): i dati grezzi vengono trasmessi come Int16 non compresso, tramite ADPCM (4:1, predefinito) o tramite demodulazione server con codifica Opus VBR (32 kbps mono / 64 kbps stereo) o Opus HQ (128 kbps mono / 192 kbps stereo) utilizzando la libreria WebAssembly opusscript.

Il server accumula i campioni IQ in blocchi fissi di 20 millisecondi, garantendo una trasmissione costante e priva di jitter dei messaggi WebSocket. Lato client, un ricampionatore lineare interpola i segnali E banda stretta (SSB con campionamento E 24 kHz e CW con campionamento E 12 kHz) alla frequenza standard di 48 kHz della scheda audio.

Caratteristiche del no-SDR

L'interfaccia utente no-SDR è progettata tenendo conto dell'ergonomia e dell'estetica della strumentazione tradizionale. Offre tre temi visivi che richiamano i classici indicatori radioamatoriali: un tema TV ciano, un tema CRT verde fosforescente e un tema VFD ambra. L'interfaccia è completamente reattiva e ottimizzata sia per dispositivi desktop che per dispositivi mobili touch.

La catena DSP audio del client include le seguenti funzioni:

• Equalizzatore parametrico E 5 bande: con frequenze centrali fisse E 80 Hz (BASSI), 500 Hz (MEDIO-BASSI), 1,5 kHz (MEDIO), 4 kHz (MEDIO-ALTI) e 12 kHz (ALTI) con un intervallo di controllo di ±12 dB per ciascuna banda, che consente di sopprimere il rumore E bassa frequenza o, al contrario, enfatizzare gli alti per una migliore leggibilità della modulazione.
• Bilanciamento e volume: controllo del panning da -100% E sinistra E +100% E destra, insieme E compressione dinamica e pre-boost.
• Squelch intelligente: un noise gate regolabile che reagisce al livello del segnale. Include un algoritmo che bypassa brevemente l'attenuazione (bypass di 500 ms) dopo ogni cambio di frequenza sul VFO, consentendo all'operatore di sentire immediatamente la firma acustica del rumore sulla nuova frequenza.

WFM Demodulátor disponuje unikátnou vlastnosťou dynamického miešania kanálov (stereo blend) v závislosti Da 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 E Indice E . Keď zachytíte vzácny spot v DX clustri O cez Reverse Beacon Network (RBN), či už ide o expedíciu pracujúcu v režime Fox/Hound O klasický split v hustom pile-upe na kv pásmach, spoľahlivý sekundárny sieťový ricevitore 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 E schopnosť zachytiť maximálny ODX E QRB pri náročných podmienkach, ako je meteor scatter či EME prevádzka.

Dove scaricare

Il progetto no-SDR è sviluppato come Software completamente open-source distribuito con licenza MIT libera, che garantisce la completa trasparenza del codice, la possibilità di modifica e la libera implementazione da parte della comunità o di privati. I codici sorgente, la documentazione dell'architettura (SPEC.md) e l'elenco delle attività attive (tasks.md, TODO.md) sono disponibili pubblicamente sulla piattaforma GitHub nel repository dell'autore:

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

Il modo più efficiente per implementare il no-SDR nella pratica radioamatoriale è utilizzare la tecnologia Docker. Il progetto crea e pubblica automaticamente le immagini di produzione sul GitHub Container Registry (GHCR). File di configurazione di esempio docker-compose.yml Per avviare rapidamente un container con accesso diretto E un sintonizzatore USB locale, la procedura è la seguente:

versione: '3.8' servizi: no-SDR: immagine: ghcr.io/gbozo/no-SDR:latest porte: - '3000:3000' ambiente: - NODE_ENV=production - LOG_LEVEL=info privilegiato: true dispositivi: - /dev:/dev riavvio: unless-stopped volumi: - ../config:/app/config

Affinché il sintonizzatore funzioni correttamente sul lato host, è necessario garantire una configurazione adeguata dell'accesso di basso livello al bus USB. Di seguito è riportato un esempio di base di un file di configurazione. config.yamlche definisce una chiavetta RTL-SDR locale e un profilo di base per il monitoraggio dello spettro:

server: host: '0.0.0.0' porta: 3000 password amministratore: 'changeme' dongle: - id: dongle-0 indice dispositivo: 0 nome: 'RTL-SDR #0' sorgente: tipo: locale avvio automatico: vero profili: - id: fm-broadcast nome: 'Trasmissione FM' frequenza centrale: 100000000 frequenza di campionamento: 2400000 dimensione fft: 2048

Po úspešnom spustení kontajnera stačí otvoriť webový prehliadač E zadať IP adresu servera s príslušným portom 3000. Správa profilov, frekvenčných rozsahov E 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 E D-Star , O chcete poskytnúť vzdialený prístup k prijímaču pre SWL krúžok, no-SDR predstavuje technologickú špičku v oblasti webovo orientovaného SDR príjmu.