Stazione radio remota

Come allestire un sistema di controllo remoto per la stazione radio

L’utilizzo remoto della propria stazione radioamatoriale è una pratica che negli ultimi anni si è molto diffusa, grazie anche alla disponibilità di apparecchiature e sistemi predisposti, nonché alla diffusione globale della connessione Internet.

I motivi che spingono all’utilizzo remoto della propria stazione radioamatoriale possono essere tanti e diversi, solo per citare qualche esempio:

• La stazione è sistemata in soffitta e l’inverno sarebbe più comodo fare radio standosene comodamente seduti al caldo in poltrona;
• Si sta spesso fuori casa per motivi di lavoro o altro e non si vuole rinunciare ad utilizzare la propria radio;
• La stazione radio è ubicata in un luogo diverso dal posto in cui si vive abitualmente, per motivi di spazio, installazione antenne, rumore elettromagnetico.

Il seguente articolo raccoglie in maniera ordinata quanto già presentato su PianetaRadio.it in merito all’argomento e nell’ottica dell’autocostruzione. Come vedremo il controllo remoto di stazione richiede di spaziare in ambiti diversi quali: l’elettronica, i microcontrollori, il software, le reti informatiche, il telecontrollo, i computer. E’ quindi un’ottima occasione per sperimentare ed imparare in merito a questi argomenti in pieno spirito radioamatoriale e certamente l’argomento non sarà esaurito in un solo articolo, che sicuramente nel tempo subirà successivi aggiornamenti.

D’altro canto esistono sul mercato alcuni sistemi pensati per questo specifico utilizzo, più o meno costosi ed efficienti, ma per quanto sopra esposto non saranno argomento di questa trattazione.

Cosa occorre

Cominciamo innanzitutto con il capire cosa occorre, certamente se avete già una stazione radio con l’immancabile PC e connessione internet, praticamente c’è già quasi tutto quello che occorre per la remotizzazione.

PC Host stazione

Il PC di stazione non deve essere necessariamente di ultima generazione, ma comunque sufficientemente veloce e manutenuto per far girare il sistema operativo ed altri software senza rallentamenti o blocchi ed errori. Considerare in alternativa l’utilizzo di un mini computer come il Raspberry Pi che ha tutte le potenzialità necessarie per questa specifica applicazione, facilmente interfacciabile con hardware esterno, affidabile grazie all’utilizzo del sistema operativo derivato da Linux, di costo contenuto e consumi ridotti. Questa soluzione rappresenta inoltre una buona occasione per imparare e sperimentare appunto con un sistema operativo diverso dal solito Windows.

Connessione Internet

Ovviamente per poter raggiungere da remoto la propria radio, è necessario disporre di una connessione Internet sia dal lato stazione che utente. Non occorre una connessione molto veloce, un paio di Mbps sono sufficienti allo scopo, la cosa importante è che sia stabile e la latenza bassa, tenendosi possibilmente sotto i 100ms.

Radio

La radio deve essere dotata d’interfaccia di comunicazione seriale, USB o Ethernet che consente, tramite un apposito protocollo, di inviare comandi e ricevere informazioni dall’apparecchio, per controllarne le varie funzionalità (cambio frequenza, modo, comando PTT, ecc). Da diversi anni le radio presenti sul mercato sono ormai dotate di questa funzionalità, ma in alcuni modelli di una certa età le funzioni comandabili via interfaccia potrebbero essere limitate a quelle strettamente necessarie, limitando di molto la fruibilità da remoto. Se possibile, quindi, dedicare alla remotizzazione una radio di ultima generazione, che inoltre solitamente integrano l’interfaccia con scheda audio per la connessione al computer, che come vedremo non solo ci servirà per i modi digitali, ma anche per fonia e CW.

Accessori

A seconda dei casi e della complessità della stazione saranno inoltre necessari alcuni accessori come interfaccia audio (o radio con interfaccia integrata), keyer CW, rotore, commutatore di antenna, prese elettriche telecomandate, webcam. Vedremo caratteristiche ed utilizzo più avanti nell’articolo, nonché indicazioni per l’autocostruzione o la remotizzazione di alcuni di essi.

Dispositivo Client utente

Lato utente è ovviamente necessario un dispositivo che abbia accesso alla rete Internet, non necessariamente un PC, ma anche uno smartphone o un tablet potranno essere utilizzati per la connessione alla stazione remota. Per chi opera in fonia è utile dotarsi di un auricolare o di cuffie e microfono. Nel caso del CW, di un keyer da interfacciare alla radio. Esistono inoltre appositi dispositivi per emulare la manopola del VFO, il PTT ed alcuni tasti funzione.

Controllo radio

La radio è interfacciata al PC host di stazione tramite porta seriale/USB o Ethernet in quelle più sofisticate, quindi controllata nelle sue funzioni tramite opportuno software. Generalmente i programmi di log o contest riescono a gestire le funzioni base della radio, per un’operatività più completa si consiglia il software multipiattaforma CatRadio. A questo punto non resta che accedere da remoto al PC di stazione ed utilizzarlo come se ci si trovasse seduti di fronte. Tra i software adatti allo scopo segnalo TeamViewer, AnyDesk gratis per utenti privati o RealVNC con account cloud gratuito per utenti privati Raspberry Pi.

In alternativa è possibile reindirizzare i dispositivi seriali collegati al PC host, facendoli apparire come fossero fisicamente presenti sul dispositivo client ed utilizzare quindi un software locale, come descritto nell’articolo Seriale su network. Analogamente i software che utilizzano le librerie Hamlib, possono sfruttarne la funzionalità di connessione via rete tramite l’utility rigctld.

Alcuni produttori, per specifici modelli di radio, in particolare i moderni SDR, forniscono un software di controllo con funzionalità di utilizzo remoto. In altri casi è possibile acquistare un’unità di comando opzionale, che emula a distanza tutti le funzionalità della radio. Quindi anche i produttori, per ora solo sui modelli top di gamma, stanno andando incontro a questa esigenza sempre più diffusa.

Operatività

Modi digitali

Operare con i modi digitali è il sistema più semplice da utilizzare in remoto. Infatti è sufficiente accedere, come visto poc’anzi, al PC della stazione radio e lanciare il software preferito per i modi digitali, utilizzandolo come di consueto. Tra i software consigliati ci sono FLdigi, che supporta tutti i modi principali e l’immancabile WSJT-X per FT-8 e analoghi, entrambi multipiattaforma. In questo articolo è spiegato come installare WSJT-X su Raspberry-Pi.

La radio dovrà essere predisposta con connessione audio al PC tramite la propria interfaccia o un’interfaccia esterna nel caso non ne sia dotata. Di queste ne sono reperibili di ogni genere, ma sono anche facili da costruire, qui un paio di progetti a riguardo: Interfaccia audio e Interfaccia radio modi digitali. Regolare il livello audio in Rx e Tx in base alle indicazioni del proprio software, in generale il livello Tx dovrà essere tale da far deflettere appena il livello di ALC, per evitare distorsioni della codifica trasmessa.

Fonia

Il passo successivo, ma anche il più complicato, è il passaggio alla fonia. Affinché sia possibile la trasmissione bidirezionale dell’audio dal PC stazione al dispositivo utente in ricezione e viceversa in trasmissione, occorre avvalersi di un sistema VoIP (Voice Over Internet Protocol).

Ad esempio il noto Skype, configurato sul PC stazione per rispondere in automatico alle chiamate ed abilitato ai soli utenti presenti in rubrica o la recente piattaforma Discord. Il mio consiglio è di avvalersi di Mumble, che trovo molto più affidabile, con latenza limitata, multipiattaforma. Nell’articolo VoIP e stazione remota troverete tutte le informazioni a riguardo circa l’utilizzo e l’installazione di client e server.

Dal lato PC stazione, la radio andrà collegata alla scheda audio del PC come per l’operatività nei modi digitali, solo che in questo caso sarà utilizzata per far transitare il segnale in fonia da e verso la radio. Particolare attenzione si dovrà prestare nel regolare il livello del segnale in Tx, monitorando lo strumento dell’ALC.

Se dal lato utente si utilizza un PC e quindi un microfono collegato alla scheda audio, è molto utile disporre di un mixer audio virtuale con il quale equalizzare ed instradare il segnale microfonico, registare i QSO, ecc. Ad esempio il software Voicemeeter, al link tutte le informazioni a riguardo. Utilizzando tablet o smartphone dovrete optare per un auricolare/microfono di buona qualità.

Telegrafia

Operare in CW tramite stazione remota è possibile, ma con qualche compromesso. La latenza presente sulla connessione, sia relativamente all’audio che ai dati, non consente la manipolazione diretta. La soluzione migliore è quella di adottare un keyer, ad esempio il Winkeyer di K1EL o un’interfaccia radio che lo contiene, in alternativa può essere autocostruito un clone con il progetto Arduino CW keyer di K3NG. Questi keyer hanno interfaccia seriale/USB e sono controllati dai maggiori software per contest e modi digitali, ricevono dalla seriale i caratteri e li trasmettono con la giusta tempistica, in base alla velocità e spaziatura impostata. La ricezione ovviamente va fatta ad orecchio, con l’audio che transita attraverso la solita interfaccia audio o con i software di decodifica per chi non è bravo con il CW.

Per chi ama la manipolazione manuale, c’è la possibilità di collegare al dispositivo utente un analogo keyer con opportuna configurazione o software, che decodifica la manipolazione e manda al tasto remoto i caratteri da trasmettere, in ogni caso si perde la propria timbrica caratteristica.

Accessori

Antenne e Rotore

Se occorre commutare la radio su diverse antenne, è indispensabile l’utilizzo di un commutatore antenna controllabile da remoto o la modifica di un commutatore a relé standard. Anche in questo caso l’autocostruzione può essere una buona soluzione, si veda il progetto Commutatore remoto antenna e il Controller web commutatore antenna.

Se si dispone di un rotore di antenne, questo dovrà essere dotato in origine di porta di connessione computer o integrato con un’interfaccia di controllo, come il progetto opensource Arduino Rotator Controller di K3NG, con il quale ad esempio ho dotato di Controller USB rotore Create. A questo punto il controllo della direzione delle antenne potrà essere effettuato tramite il proprio software di log o contest, il software multipiattaforma CaRotator o anche tramite interfaccia web con Web rotator.

Alimentazione

Onde evitare di lasciare sempre accese le apparecchiature in stazione ed avere la possibilità di spegnimento in caso di problemi, è bene dotarsi di una multipresa elettrica controllabile da remoto. Sono reperibili diversi modelli di prese Wi-Fi o Lan, controllabili da smartphone tramite apposite App, oppure si può ricorrere all’autocostruzione come nel progetto Multipresa elettrica con controllo web.

Non dimenticare poi di controllare ed adeguare l’impianto elettrico che alimenta la stazione radio, adottando tutte le sicurezze del caso: interruttori magnetotermici adeguati, scaricatori di sovratensione, protezioni da fulmini, messa a terra delle apparecchiature.

Inoltre potranno essere utili una serie di interruttori a relé per telecomandare accessori o funzioni particolari, anche questi controllati a distanza tramite Arduino Ethernet remote switch o Raspberry Pi remote switch.

Sicurezza

Poiché si opera da remoto, è bene monitorare visivamente la situazione in stazione radio e sulle antenne, impiegando opportune telecamere IP, posizionate nei punti strategici e visualizzabili da interfaccia web o su smartphone.

E’ bene impostare sulla radio, se ne è dotata, il timer di massimo tempo di trasmissione, in modo da evitare che in caso di problemi o perdita di connessione, possa rimanere indefinitivamente in Tx.
Inoltre, se si sperimentano problemi di stabilità del sistema, potrebbe essere utile un timer per il reset periodico, o un dispositivo di controllo alternativo per il ripristino delle funzionalità generali.

Connettività

Da quanto si è visto, oltre alla fondamentale connessione Internet, è necessario configurare i modem/router delle due postazioni host e client, aprendo le porte utilizzate dai vari servizi (desktop remoto, VoIP, controllo radio e accessori) e indirizzandole verso l’indirizzo IP opportuno nella rete privata. Questo espone la propria rete a maggiori pericoli di attacchi esterni, rende la configurazione meno flessibile e potrebbe essere non attuabile con quei provider che limitano l’utilizzo delle porte o bloccano la configurazione del router, per evitare un utilizzo eccessivo di banda.

La soluzione migliore, a mio avviso, è quella di configurare una propria VPN (Virtual Private Network), richiede maggiore sforzo per la messa a punto, ma consente di operare come se PC host di stazione e dispositivo client utente siano nella stessa rete, a tutto vantaggio dell’operatività e della sicurezza. Infatti i dati che transitano sulla VPN sono criptati, sul modem vanno aperte poche porte o addirittura è possibile utilizzare solo quelle standard. Tra i software gratuiti per le VPN consiglio SoftEther, multipiattaforma e compatibile con VPN classiche. Ad esempio in questo articolo è spiegato come installare SoftEther VPN client su Raspberry Pi.

Inoltre è necessario conoscere il proprio indirizzo IP pubblico, individuato dal router stesso o tramite un servizio web come Mio-IP.it. Poiché il proprio IP pubblico non è statico, ma cambia nel tempo con una certa frequenza, è utile disporre di un servizio di DNS dinamico che associa un nome all’indirizzo e ne traccia i cambiamenti mantenendolo raggiungibile, tra questi segnalo Duck DNS e no-ip.

Legislazione

La legislazione in merito all’utilizzo remoto di una stazione radio cambia da paese a paese. In Italia non c’è al momento un riferimento specifico a questo argomento. E’ evidente che la stazione che si utilizza deve essere la propria, regolarmente autorizzata ed ubicata nel luogo indicato sull’autorizzazione generale.

Se si utilizza una stazione remota ubicata in un paese diverso dal proprio, bisognerà rispettare le norme di quello specifico paese, possedere licenza ed autorizzazione valide per quel paese ed utilizzare il nominativo opportuno ad indicare l’ubicazione del trasmettitore. Se per i paesi aderenti alla CEPT ciò è possibile senza particolari problematiche per la reciprocità di riconoscimento della licenza, non è lo stesso se si opera ad esempio una stazione ubicata in USA per la quale è necessaria licenza FCC.

Per quanto riguarda l’utilizzo di una stazione remota in ambito contest o diplomi, la possibilità di utilizzo e le relative limitazioni cambiano di caso in caso, consultare il relativo regolamento.

Riferimenti e Bibliografia

• Francesco IK0XBX, Come faccio ad operare la mia stazione radio da remoto, ARI Perugia;
• Alfred WA2EHI, Remote Control Your HF Rig via the Internet, ARRL;
• Steve WB8IMY, Remote Operating for Amateur Radio, 2010 ARRL.

Link utili

• RemoteQTH.com – remote control of your amateur radio station;
• Stationproject.blog, SDR Remote operating gateway;
• Gary W0DYD, Ham Radio Remote operation, YouTube;
• Callum M0MCX, How to Remote Control your Ham Radio station, YouTube.

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