Putting High Speed Multimedia to Work in Italy

Putting High Speed Multimedia to Work in Italy
di IW0DVV Mariano - foto di IK0NSY Stefano e IK0XCC Stefano
 
La copertina del numero di QST di luglio recitava “ Putting High Speed Multimedia to Work in Texas” ed all’interno un interessante articolo d Lynn Jelinski AG4IU dal titolo “A Broaband Ham Network Crossed the Finish Line” portava alla ribalta l’utilizzo di una rete wireless radioamatoriale di concezione innovativa. L’articolo si riferiva all’utilizzo di una rete hsmm – mesh ( high speed multi media- mesh ovvero una rete a maglia, veloce e multimediale) in operazioni di assistenza radio ad un evento sportivo in Texas.
Il gruppo di OM di Austin che ha sviluppato dal 2006 questa tecnologia wireless, e’ riuscito ad ottenere, mediante router commerciali modificati ed antenne al alto guadagno, la copertura video tra la partenza e l’arrivo di una gara podistica che vede annualmente impegnanti alcuni atleti nel Big Bend National Park , località remota e selvaggia a nord del Rio Grande al confine tra gli Stati Uniti ed il Messico.
Visti i notevoli risultati ottenuti dai colleghi texani, che sono riusciti ad effettuare uno streaming video su distanze di 20 km, io ed alcuni OM della sezione ARI di Civitavecchia abbiamo cominciato ad interessarci al funzionamento di tali reti con l’obiettivo di realizzare una maglia mobile per permettere collegamenti dati in emergenza. L’implementazione di tale tecnologia ci ha permesso di realizzare un sistema di collegamento video efficace e di sperimentarlo con successo in occasione di un evento sportivo, il 1 slalom automobilistico Civitavecchia, su di un tortuoso percorso di circa 3 Km.
Ma cominciamo dall’inizio…
L’idea alla base della realizzazione di una rete mesh radioamatoriale nasce dalla coniugazione di due fattori determinanti:
  • la coesistenza di alcuni canali radio wireless commerciali all’interno della banda amatoriale dei 13 cm ( per la precisione i canali WIFI da 1 a 6 rientrano perfettamente nella banda concessa )
  • la possibilità di modificare agevolmente il firmware di alcuni router commerciali ( in primis il Linksys wrt54gl) al fine di permetterne il funzionamento in modalità mesh.
Mentre risulta evidente che l’impiego della banda radioamatoriale permetta ad un OM dotato di regolare licenza l’utilizzo di sistemi di amplificazione del segnale e di antenne ad alto guadagno, non consentite nella pratica commerciale, meno immediato può risultare il concetto di rete mesh.
Semplificando si può dire che, mentre il WIFI commerciale e’ basato su un approccio centralizzato, access point ed una serie di utilizzatori del segnale collegati a tale access point, le reti mesh sono caratterizzate da una mancanza di un vero e proprio nodo centrale. In tale tipo di reti ogni utilizzatore è allo stesso tempo parte di una maglia autoconfigurante e partecipa attivamente alla ripetizione ed all’instradamento del segnale. All’interno di una rete mesh i nodi dialogano tra loro in maniera diretta (hop) o mediante il passaggio attraverso percorsi (path) in cui interviene più di un salto (multi hop) tra un nodo ed un altro nodo.

Fig 1 - Rete WIFI classica
Fig 2 - Rete mesh
Detto in parole ancora più semplici, una rete mesh ci permette di condividere risorse (audio, video, dati, connettività) su lunghe distanze mediante il loro instradamento automatico attraverso uno o più nodi . Se il nodo C non è ad esempio visibile al nodo A possiamo semplicemente aggiungere un nodo B nel mezzo che sia contemporaneamente visibile ad A e C.
Detto questo, vogliamo raccontare la nostra esperienza nella pratica implementazione di tale rete, rinviando per gli opportuni approfondimenti tecnici al sito hsmm-mesh.org od alla sezione che ho dedicato a tale argomento nel mio sito radioelementi.it.
Dopo aver acquisito l’ opportuna documentazione, la prima cosa che abbiamo fatto è stata quella di reperire un congruo numero di router adatti ad essere modificati. Il router di elezione, come detto, è il Linksys WRT54GL, un router un po’ datato ma con la peculiarità di supportare in maniera nativa il sistema operativo Linux.
Questo fatto permette la facile sostituzione (flashing o re-flashing) del firmware originale con altri appositamente compilati per uso radioamatoriale. La cosa non presenta grandi difficoltà ed è molto semplicemente fattibile mediante un PC collegato al router mediante cavo ethernet. Sui nostri router è stata installata l’ultima versione disponibile, la 1.0.
 
Foto 1 - router aggiornato ed inscatolato
Le prime prove sulle nuove funzionalità implementate nei nostri router sono state effettuate nel piazzale antistante la sede di ARI Civitavecchia montando due nodi muniti di opportune antenne su cavalletto e collocandoli a circa 150 m l’uno dall’altro. Questa prova ci ha permesso di comandare una ip-camera collegata ad un nodo mediante PC collegato all’altro nodo e di visualizzare le immagini riprese.
Foto 2- nodo A primo test
Foto 3- nodo B primo test
 
Foto 4- livello segnale primo test
Incoraggiati dalla perfetta riuscita della prova, abbiamo successivamente effettuato un ulteriore test con l’utilizzo di 3 nodi posizionati a circa 700 m tra loro in una configurazione ad L e due telecamere.
Fig 3 - secondo test, i nodi A e C non sono direttamente visibili tra loro
Anche in questo caso i risultati sono stati incoraggianti spingendoci a presentare pubblicamente il sistema mesh presso la nostra postazione in occasione della “Sagra dell’uva e del vino dei Colli Ceriti”a Cerveteri il 24 agosto suscitando interesse tra il pubblico ed i rappresentanti della Protezione Civile. Il sistema ha, in questa occasione, funzionato regolarmente per l’intera giornata confortandoci sulla possibilità di impiego in condizioni ambientali e logistiche più critiche.
Foto 5 Cerveteri postazione ARI CV con streaming video da sinistra: IK0NSY, IK0XCC, IK0CNA, IK0BVM, IZ0KAT
A questo punto non mancava che collaudare la rete in una reale situazione operativa.
Il 1 di settembre, dopo 15 anni, la nostra città ha nuovamente ospitato una gara di slalom automobilistico in salita. Essendo stati coinvolti nella radioassistenza sul percorso automobilistico, abbiamo colto al volo l’occasione per proporre la collocazione di una rete mesh mobile lungo il tracciato. La proposta è stata accolta molto favorevolmente e quindi, nei giorni precedenti l’effettuazione della gara, ci siamo dati da fare per la realizzazione pratica.
 
Per prima cosa sono stati effettuati ricognizioni e sopralluoghi lungo il tracciato al fine di individuare i punti migliori per disporre i nodi dotati di telecamera e quelli per la ripetizione del segnale.
Alla fine abbiamo configurato la rete su 5 punti: una postazione dotata di PC alla partenza, un’altra sempre con Personal computer all’arrivo, due postazioni dotate di telecamera in corrispondenza di curve distanti alcune centinaia di metri dalla partenza e dall’arrivo. L’ultimo nodo è stato ritenuto opportuno disporlo come semplice ripetitore all’incirca a metà percorso.
PARTENZA
42,108650 N 11,840032 E
CURVA CAVA
42,111492 N 11,843379 E
 
 
CURVA CENTRALE
42,114572 N 11,855167 E
ARRIVO
42,122800 N 11,862960 E
Dopo questo lavoro ricognitivo, raccolte le coordinate geografiche dei possibili nodi, ho proceduto alla simulazione della rete mediante l’ottimo software di VE2DBE “Radio Mobile”. Questo programma, molto versatile ed efficace, permette di verificare la visibilità ottica tra due punti geografici e, partendo dai dati radioelettrici delle postazioni RTX, di calcolare i livelli di segnale ottenibili.
Fig 4 - simulazione tra due nodi del percorso
Il giorno stabilito per la gara, mi sono ritrovato insieme a IK0NSY Stefano, IK0NEP Luciano, IZ0KAT Fabio e IK0XCC Stefano per effettuare il lavoro duro: montare, posizionare ed orientare i nodi lungo il percorso e verificare la bontà dei link radio.
Alle 8,00 di mattina, quattro ore prima dell’inizio della gara, è iniziato il lavoro documentato dalle immagini che seguono.
Foto 9 – nodo posizionato
Foto 10 – IK0NSY e IW0DVV
Foto 7 - nodo ripetitore
 
Foto 6 - da sinistra iK0NEP, IW0DVV, IK0NSY
Foto 8 – controllo segnale IZ0KAT, IW0DVV
La verifica della qualità dei collegamenti radio ha confermato sulla quasi totalità del path le previsioni teoriche.
Qualche problema è stato invece rilevato sul primo link, dalla postazione di partenza alla prima curva, dove a causa di un folto canneto, non c’era visibilità ottica ed il segnale rilevato risultava molto inferiore alle aspettative inficiando la qualità dello streaming video dalla telecamera ubicata in prossimità dell’arrivo.
Dopo alcuni infruttuosi tentativi effettuati spostando l’antenna ricevente di qualche decina di metri, abbiamo risolto la situazione, aiutati fisicamente dall’amico IZ0MTU Vittorio che ci aveva nel frattempo raggiunto, con pratico spirito radiantistico sollevando di alcuni metri e legando con delle fascette di plastica l’intero cavalletto che sosteneva il nodo e la relativa antenna ad un palo metallico utilizzato per la copertura UHF.
Questo accorgimento, che ci servirà da utile lezione per installazioni future, ha permesso il regolare funzionamento della rete, la cui utilità ha avuto pratica conferma nell’individuazione in tempo reale, quasi al termine della corsa, di una autovettura ferma per guasto lungo il tracciato, permettendo agli organizzatori della gara di valutare visivamente la possibilità o meno di far proseguire le partenze.
Foto 11 – postazione video alla partenza
Foto 12 – immagine dell’arrivo ricevuta alla partenza
Foto 13 – altra telecamera ricevuta
Quasi alle 17,00, al temine della manifestazione sportiva, il nostro lavoro di radioamatori non era ancora finito. Mancava naturalmente lo smontaggio dei nodi, aiutati in questo anche da IZ0IWD Marco che ci aveva raggiunto a mezzogiorno per l’assistenza radio. E mancava naturalmente la valutazione della giornata. Valutazione non solo razionalmente tecnica, ma anche e soprattutto emotiva, di una giornata faticosa ma bella, passata all’insegna del puro spirito amatoriale con nell’anima la convinzione di aver dato il nostro piccolo ma sostanziale contributo.
Un contributo che la storica sezione ARI di Civitavecchia, nei suoi primi 40 anni di vita e grazie a tutti i radioamatori che in questo lasso di tempo hanno fornito e forniscono le loro capacità tecniche e la loro disponibilità operativa aggiunge, tassello su tassello, mattone su mattone ,coniugando tradizione ed innovazione, alla diffusione ed allo sviluppo dell’attività radio nella nostra città, nel nostro paese e nel mondo.
73 IW0DVV