Radioamatööriaseman rakentaminen

Radioamatööriaseman Internet -yhteys ja reitittimen avulla toteutettu 12 VDC pienoisjänniteen ”GSM” -ohjausrele

Teksti, kuvat ja rakenteluohje: Timo Järvi, OH3LMG

Lyhyt kuvaus ja toimintaperiaate

Reititinlaitteella voidaan toteuttaa radioamatööriasemalla tarvittavan Internet -yhteyden lisäksi etäohjattavan (remote) radioamatööriaseman hallintaan, käyttöön ja suojattuun tiedonsiirtoon vaadittavat toiminnot. Lisäksi laitteen avulla voidaan toteuttaa radioamatööriaseman 12 VDC pienoisjänniteen ohjaus ja hallinta matkapuhelimella lähetettävillä SMS -tekstiviesteillä. Tässä esimerkissä käytetty teollinen mobiilireititin, Teltonika RUT241, sisältää yhden digitaalisen sisäänmeno- ja ulostulosignaalin, joiden avulla voidaan toteuttaa helposti etäaseman päälle- ja poiskytkennän ohjaus erillisellä ohjausreleellä ja/tai virransyöttöä ohjaavilla tehoreleillä.

Esimerkin toteutuksessa Internet -mobiiliyhteys on toteutettu käyttäen DNA:n Dataprepaid -liittymää, joka mahdollistaa SMS -tekstiviestien vastaanottamisen, mutta ei tue niiden lähettämistä. Tämä rajoite voidaan kiertää ohjelmoimalla reititin käyttämään sähköpostia, jonka avulla laitteen tilatiedot ja vasteet voidaan välittää takaisin käyttäjälle. Laitteen lyhyen käyttödemon voit katsoa tästä linkistä.

Kuva 1. Reititinlaitteen toteutuskaavio.

Käyttöönotto ja asetusten määrittely

Reitittimen käyttöönotto sisältää kolme eri vaihetta, jotka ovat reitittimen perusasetusten määrittely, käyttöön valitun teleoperaattorin tarjoaman Internet -mobiiliyhteyden asetusten määrittely sekä varsinaisten etäohjattavan radioamatööriaseman hallintaan, käyttöön ja tiedonsiirtoon liittyvien toimintojen määrittely. Käyttöönoton eri vaiheet on kuvattu lyhyesti seuraavassa.

Reitittimen perusasetusten määrittely kattaa asiakokonaisuudet, kuten

käyttäjätunnukset ja salasanat (laitteen oletusasetusten vaihto)
reitittimen hallintaan sallitut yhteysmuodot (SSH, WebUI ja SMS -tekstiviestit)
reitittimen langattoman WLAN (WiFi) -lähiverkon yhteysasetukset
reitittimen kiinteän ja langattoman lähiverkon sekä DHCP -palvelimen asetukset
reitittimen aika-asetukset ja Internetin NTP -aikapalvelimien yhteysasetukset
reitittimen automaattisen ja ajastetun (scheduler) käynnistymisen asetukset (kerran viikossa)
reitittimen laiteohjelmiston (firmware) päivitys uusimpaan saatavilla olevaan versioon
reitittimen palomuurin (firewall) suojausasetusten määrittely avoimesta Internet -verkosta peräisin olevia hyökkäyksiä vastaan ja varmistaen etäohjattavan radioamatööriaseman lähiverkon turvallisuutta

Internet -teleoperaattoriyhteyden perusasetusten määrittely kattaen asiakokonaisuudet, kuten

SIM -kortin asetukset ja mobiiliverkon valinta
julkisen ja vaihtuvan IPv4 -osoitteen käyttöönoton yhteysasetukset

Etäohjattavan radioamatööriaseman hallinnan, käytön ja tiedonsiirron asiakokonaisuudet, kuten

Dynaamisen DNS (DDNS) -nimipalvelun käyttöönotto ja yhteysasetusten määrittely, jolla reitittimen saama julkinen ja vaihtuva IPv4 -osoite voidaan sitoa automaattisesti nimipalvelimella (dy.fi) sijaitsevaan staattiseen isäntänimeen eli verkkotunnukseen
Puheluihin ja tekstiviesteihin liittyvien laitteen hallintaominaisuuksien määrittely, joiden avulla voidaan lukea, lähettää ja hallita SMS -tekstiviestejä ja niiden sisältöä sekä laitteen tilaa (DDNS -palvelun ja I/O -signaalien tilatieto, VPN -asetusten muutosilmoitus, mobiiliyhteyden ja WAN -portin tilatieto, SSH- ja WebUI -yhteyksiin liittyvä autentikoinnin valvonta, ilmoitus laitteen kylmäkäynnistyksestä (boot, power on) ja uudelleen käynnistyksestä (reboot), tila-ilmoitusten lähettäminen sähköpostiin)
Virtuaalisen yksityisverkon eli VPN (Virtual Private Network) -yhteyden määrittely, jonka avulla yleisen ja suojaamattoman Internet -tietoverkon avulla voidaan muodostaa verkkoyhteys, jossa tietoliikenne salataan ja jossa verkon päätelaitteet toimivat aivan kuten olisivat samassa, mutta yleisen tietoverkon käyttäjiltä suljetussa lähiverkossa, virtuaaliseen yksityisverkkoon liitetyt päätelaitteet voivat sijaita eri puolilla maailmaa ja virtuaalista yritysverkkoa voidaan käyttää etäohjattavan radioamatööriaseman verkkoyhteyksien suojaamisessa käyttäjien ja aseman välisessä tiedonsiirrossa

Etupaneelin liitännät

Reititinlaitteen etupaneelin rakenne on esitetty kuvassa 2 ja sisältäen seuraavat osat:

ETÄOHJAUS (SW3) \ Kuorman virransyötön etäohjauksen kieltävä tai salliva lukittuva valopainike (OFF/ON)
RELEOHJAUS (SW2) \ Kuorman releohjauksen kieltävä tai salliva lukittuva valopainike (OFF/ON)
LANGATON LÄHIVERKKO (ANT3) \ Reitittimen langattoman WLAN -lähiverkon ulkoinen antenni
MOBIILIVERKKO 1 (ANT1) \ Reitittimen teleoperaattorin mobiiliverkon ensimmäinen ulkoinen antenni
MOBIILIVERKKO 2 (ANT2) \ Reitittimen teleoperaattorin mobiiliverkon toinen ulkoinen antenni
KÄYTTÖKYTKIN (SW1) \ Reitittimen ja ohjauslogiikan päävirtakytkin (OFF/ON) lukkiutuvana valopainikkeena
REITITTIMEN SUOJAUS (FU1) \ Reitittimen ja ohjauslogiikan virtalähdeliitännän X1 suojasulake (max. 2 A)
RELEOHJAUKSEN SUOJAUS (FU2) \ Kuorman releohjausliitännän X2 suojasulake (max. 5 A)
VIRTALÄHDE (X1) \ Reitittimen ja ohjauslogiikan 12 VDC virtalähteen tuloliitäntä, pinnit 1 (- napa) ja 2 (+ napa)

Kuva 2. Reititinlaitteen etupaneeli.

Takapaneelin liitännät

Reititinlaitteen takapaneelin rakenne on esitetty kuvassa 3 ja sisältäen seuraavat osat:

KUORMAN OHJAUS (X2) \ Kuorman ohjauksen sulakesuojattu relelähtö (FU2), maksimi kuormitus 5 A, liittimen pinnit 1: yhteinen (COM), 2: normaalisti avoin (Normally Open; NO) ja 3: normaalisti suljettu (Normally Closed; NC)
KUORMAN VIRTALÄHDE (X3) \ Kuormaa syöttävän 12 VDC max. 30 A virtalähteen tuloliitäntä, punainen (+ napa) ja musta (- napa)
ETÄOHJATTU VIRTALÄHDE (X4) \ Kuorman syöttävän virtalähteen joko HTTP GET/POST- tai SMS -komennoilla etäohjattava lähtöliitäntä, punainen (+ napa) ja musta (- napa)
DATA 1 (LAN/WAN) \ Reitittimen Ethernet -verkkoliitäntä voidaan asettaa toimimaan WAN (Internet) tai LAN (lähiverkko) -tilassa
DATA 2 (LAN) \ Reitittimen Ethernet -lähiverkkoliitäntä

Kuva 3. Reititinlaitteen takapaneeli.

Rakenteluprojektin osaluettelo

Tässä artikkelissa mainitut rakenteluprojektin osat ja tarvikkeet on lueteltu ohessa. Suluissa on suora viittaus ja linkki mahdolliseen ostopaikkaan. Korvaavan osan voi hankkia myös muualta tai käyttää jo saatavilla olevaa korvaavaa materiaalia.

Kaapeli, häntä-, suurtaajuus \ Häntäkaapeli reitittimen MOBILE -antennien (2) johdotukseen etupaneelille, RG 316 valmiskaapeli, pituus 10 cm, SMA/uros kulmamalli paneeliin asennettavaan SMA/naaras runkoliittimeen mutterikiinnityksellä, 2 kpl (Ebay)
Kaapeli, häntä-, suurtaajuus \ Häntäkaapeli reitittimen WiFi/WLAN -antennin (1) johdotukseen etupaneelille, RG 316 valmiskaapeli, pituus 10 cm, RP-SMA/uros kulmamalli paneeliin asennettavaan RP-SMA/naaras runkoliittimeen mutterikiinnityksellä, 1 kpl (Ebay)
Kotelo, laite- \ Asennuskotelo, metallia, esimerkiksi 22 cm leveä ja syvä sekä 19″ standardiin laiteräkkiin asennettava 1U korkea kotelo asennuskiinnikkeillä, esimerkissä on käytetty vanhaa purettua mittalaitekoteloa, 1 kpl
Kytkin, paino-, lukittuva \ YJ-LA16-11-DNZS/F12VY, YJ-LA16 -sarjan 1-napainen painokytkin, lukittuva ON/OFF, keltaisella LED -valolla (12 V), neliö 15 x 15 mm, asennusreikä Ø 16 mm, ulkokehys 18 x 18 mm, 2 kpl (Ebay)
Kytkin, paino-, lukittuva \ YJ-LA16-11-DNZS/F12VB, YJ-LA16 -sarjan 1-napainen painokytkin, lukittuva ON/OFF, sinisellä LED -valolla (12 V), neliö 15 x 15 mm, asennusreikä Ø 16 mm, ulkokehys 18 x 18 mm, 1 kpl (Ebay)
Liitin, lähiverkko- \ NTR NE8FDP-B, Neutrik, EtherCon RJ45, naaras jatkoliitin, paneeliin asennettava runkoliitin sopii XLR-paneeliliittimen tilalle, reitittimen LAN ja WAN/LAN -verkkoliitännöille, 2 kpl (Partco)
Liitin, signaali- \ NTR NC3FDLX, Neutrik, lukittava signaaliliitin, naaras, 3-napainen, paneeliin asennettava runkoliitin, johtimet maksimi 2.5 mm2, virtaluokitus 16 A, jänniteluokitus 50 V, kuorman ohjausliitäntä, 1 kpl (Partco)
Liitin, virta- \ NAP PKI10A PUN (tai NAP PKNI10B PUN), liitin, naparuuvi, Hirschmann, punainen, 4 mm, paneeliin asennettava runkoliitin, kesto 60 V DC 35 A tai 60 VDC 63A, 2 kpl (Partco)
Liitin, virta- \ NAP PKI10A MUS (tai NAP PKNI10B MUS), liitin, naparuuvi, Hirschmann, musta, 4 mm, paneeliin asennettava runkoliitin, kesto 60 V DC 35 A tai 60 VDC 63A, 2 kpl (Partco)
Liitin, virta- \ WEIPU, lukittava teollisuusliitin, uros, 2-napainen, paneeliin asennettava runkoliitin, johtimet maksimi 2 mm2, reitittimen ja kuorman ohjauskytkennän virtaliitäntä, 1 kpl (Elektori)
Reititin, Internet- \ Teltonika RUT241, teollinen langaton LTE/4G -reititin integroidulla langattoman verkon WiFi -tukiasemalla sekä kahdella Ethernet -portilla WAN/LAN ja LAN, 1 kpl (TOVI Services)
Rele \ Biltema 42-134, yksittäisrele, vaihtava, ei sisällä sulaketta, 12 V 40A, kuorman ohjausrele vain kytkentätiedolle, 1 kpl (Biltema)
Rele \ Biltema 42-305, yksittäisrele, sulkeva, sulakkeella, 12 V 30A, kuormalle menevän positiivisen (+) ja negatiivisen (-) käyttöjännitteen kytkentäreleet, 2 kpl (Biltema)