26. April 2024

HAMNET

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    DE FR IT EN

    Verantwortlich (Koordination): Swiss-ARTG, HB9CJD Dieter Riklin
    Kontakt (USKA): hamnet@uska.ch

    HAMNET (Highspeed Amateurradio Multimedia NETwork) ist ein von Funkamateuren entwickeltes und betriebenes funk- und kabelbasierendes IP-Netzwerk. Es dient als leistungsfähiger Backbone für die bereits verfügbare Infrastruktur des Amateurfunkdienstes und ermöglicht IP-Verbindungen. HAMNET hat das seit den 1980er Jahren bestehende Packet-Radio-Netz fast vollständig abgelöst. Über das Netzwerk werden eine Reihe weiterer Amateufunkdienste wie EchoLink, WinLink2000, Instant Messaging, VoIP, DATV/ IP ATV und APRS abgewickelt. Es dient auch dem Mesh-Funknetzwerk (Amateur Radio Emergency Data Network) als Zubringer.

    HAMNET (Highspeed Amateurradio Multimedia NETwork) [1] ist ein vom Internet getrenntes und von Funkamateuren entworfenes Netzwerk, das vornehmlich im 5 GHz-Bereich Amateurfunkstationen miteinander vernetzt und dient zum Austausch von digitalen Daten im Amateurfunk. Es soll auch Aspekte des Notfunkbetriebes (Unabhängigkeit von Internet und Netzstromversorgung) sowie experimentelle Betriebsverfahren abdecken.  Als Übertragungsprotokoll wird TCP/IP verwendet.

    Ziele sind:

    • Austausch von digitalen Daten
    • Unterstützung des Notfunkbetriebs
    • Förderung von innovativen, digitalen Anwendungen im Amateurfunk
    • Entwicklung von freier Hard- und Software im Bereich Datenübertragung, Modulationstechnik und Routingverfahren
    • Ersatz des schmalbandigen AFSK/ FSK Packet-Radio-Netzwerks
    • Freie Benutzerzugänge mit hohen Bitraten ins HAMNET
    • Erhalt und Nutzung von bestehenden Höhenstandorten für den Amateurfunk

    Seit 2008/2009 wird das ehemalige Packet-Radio-Netzwerk in Europa laufend umgebaut und durch HAMNET-Links ersetzt. In der Schweiz sind aktuell rund 30 HAMNET-Standorte in Betrieb. Die damit überbrückte Gesamtlänge der Linkstrecken beträgt aktuell mehr als 600 km. Ein Verzeichnis der HAMNET-Standorte in Europa ist in der HAMNET-Datenbank [2] aufrufbar.

    Die SWISS-ARTG engagiert sich zusammen mit den Vereinen HB9AM (Interessengemeinschaft Chestenberg), den USKA Sektionen Luzern HB9LU und Zug HB9RF beim Aufbau eines HAMNET-Netzwerkes in der Schweiz.

    HAMNET – das Internet im Amateurfunk

    Das HAMNET ist als geschlossenes Netz konzipiert, Zugang aus dem Internet ist nur über einen Gateway möglich. Die im HAMNET verwendeten HF-Linkstrecken sind Amateurfunkanlagen, welche gemäss Radioreglement (Fernmeldegesetz) nur durch lizenzierte Funkamateure betrieben und genutzt werden dürfen.

    Analog zum Internet verbindet das HAMNET Funkamateure mit interessanten Anwendungen:

    • SDR-Empfänger und Remote-Stationen
    • Webserver mit Informationen über Funkamateure und Technik
    • Wetterstationen, Web-Cams und Cloud-Speicher
    • DX-Cluster, Mailboxen, Sprachkonferenzen und Informationsdienste für Conteststandorte ohne Internetzugang
    • APRS, Weiterleitung von APRS-Daten zum APRS-Server (htp://aprs.fi)
    • Packet-Radio Verbindungen zwischen PR-Knoten (Ersatz der 70 cm und 23 cm Linkstrecken)
    • Verbindung von D-STAR- und DMR-Repeater mit dem jeweiligen Netzwerk
    • Echolink-Verbindungen
    • SSTV und ATV, Datenübertragung von digitalen Bild- und Tondaten
    • Voice-over-IP Anwendungen (SIP-Telefonie, Chat-Anwendungen)

    Die Übertragung von digitalen Daten im HAMNET erfolgt über das TCP/ IP-Protokoll; dies ermöglicht den anwendungsneutralen Austausch von Nutzdaten. Die Identifizierung der Netzknoten erfolgt dabei über IP-Adressen aus dem AMPRNet [10]; der Adressbereich 44.0.0.0/8 ist weltweit exklusiv für die Funkamateure reserviert. Der Bereich 44.141.0.0/16 ist der Schweiz zugeordnet und der Bereich 44.149.0.0/16 ist Deutschland zugeordnet.

    Wie vielen bekannt ist, die sich schon einmal mit dem HAMNET beschäftigt haben, ist dem Amateurfunk der offizielle AMPRNet-IP-Adressbereich 44.0.0.0/8 (44.0.0.0 bis 44.255.255.255) zugewiesen. Dies entspricht 16.777.216 IP-Adressen. Es erscheint logisch, dass der Amateurfunk so viele Adressen, selbst weltweit betrachtet, niemals brauchen werden.

    Die Amateur Radio Digital Communications [ARDC] hatte sich zur langfristigen Sicherstellung ihrer Aufgaben nun entschieden, 1/4 dieser IP-Adressen an Amazon zu verkaufen. Wie bekannt, sind IPv4-Adressen im Internet mittlerweile vergeben und somit wertvoll. Nach dem Verkauf verbleiben dem Amateurfunk nun die IP-Adressblöcke 44.0.0.0/9 und 44.128.0.0/10 (dies entspricht dem Adressraum 44.0.0.0 bis 44.191.255.255). Das sind immerhin noch 12.582.912 IP-Adressen.

    National werden die IP-Adressen durch die IP-Koordination zugeteilt; in der Schweiz wird diese Aufgabe durch die SWISS-ARTG [7] wahrgenommen.

    Wer kann das HAMNET nutzen?

    Das HAMNET wird von Vereinen betrieben, die Standorte mit HAMNET Knoten aufbauen und betreiben sowie die Funklink-Verbindungen zwischen den einzelnen Knoten herstellen.

    Für die Benutzer besteht die Möglichkeit sich mit einem Knotenstandort mit 5 GHz direkt zu verbinden. Oder, wenn keine direkte Verbindung zu einem Standort möglich ist, via VPN-Verbindung (über Internet).

    Rollen im HAMNET

    User

    Berechtigt ist jeder lizensierte Funkamateur. Die Verbindung kann vom heimischen Shack oder von unterwegs aus aufgebaut werden.

    Lizenzierte Funkamateure können sich über zwei Arten mit dem HAMNET verbinden:

    1. über eine 5 GHz HF-Linkstrecke zu einem Benutzerzugang
    2. über einen Internet-Gateway, der ein VPN-Tunnel in das HAMNET anbietet

    Beim Verbindungsaufbau erhält der Benutzer eine temporär gültige IP-Adresse (DHCP) aus dem IP-Adressbereich der Gegenstelle zugeteilt; diese ist über die Zeitdauer der Verbindung gültig.

    5 GHz-Benutzerzugang

    Voraussetzung für eine erfolgreiche Verbindung auf 5 GHz ist eine freie Sichtlinie zwischen der eigenen und der Antenne des Benutzerzuganges. Auch Bäume, Masten oder andere Hindernisse, die in der Fresnelzone liegen, führen zu einer deutlichen Abschwächung des Nutzsignals.

    Für die Berechnung der Linkstrecken sind auf dem Internet verschiedene Programme [8] verfügbar. So können Eigenschafen wie Streckendämpfung oder die erwartete Signalfeldstärke am Empfänger recht genau berechnet werden.

    Häufig verwendet werden Produkte der Firma Ubiquiti [4] oder MikroTik [5]. Diese Anbieter offerieren eine Vielzahl von WLAN-Modulen, Antennen oder Spiegeln. Interessant sind jene WLAN-Module, die in einer Antenne oder im Spiegel integriert sind. Das Netzwerkkabel wird direkt zur Antenne geführt, das Koaxialkabel (und die damit verbundene Kabeldämpfung entfällt (Abb. 2).

    Herkömmliche WLAN-Technik (Notebook, Router) kann nicht verwendet werden, weil sich unsere Frequenzen und die erlaubten Bandbreiten nicht einstellen lassen.

    Engagierte Funkamateure können eine leistungsfähige Anlage auch selber aufbauen. Basis bilden ein stromsparendes ALIX-Board [6] von PCEngines, ein oder mehrere WLAN-Module Atheros DCMA-82 und das Betriebssystem OpenWRT (Abb. 3, Seite 32). Als Antenne dient eine handelsübliche Flachantenne oder ein Spiegel.

    Thomas Ries, HB9XAR hat eine umfassende Dokumentation erstellt und stellt die notwendige Software inkl. der Treibererweiterungen für HAMNET auf seiner Webseite [3] zur Verfügung. Diese Lösung läuft sehr stabil, ist erweiterbar, erprobt und an mehreren Standorten in Betrieb.

    VPN-Zugang über Internet

    Nicht alle Funkamateure haben eine Sichtverbindung zu einem HAMNET-Benutzerzugang und können daher keinen 5 GHz-Link aufbauen. Der Digital Radio Club HB9DR bot mit Unterstützung der SWISS-ARTG für lizenzierte Funkamateure einen Internet-Gateway mit VPN zur Verfügung. Leider funktioniert seit einiger Zeit die HAMNET-Verbindung zu HB9DR nicht mehr zuverlässig. Die SWISS-ARTG hat deshalb beschlossen diesen Dienst einzustellen.

    Am Dreiländersysoptreffen vom 11. Februar 2023 in Engen wurde von IP-Koordinator DL, Jann Traschewski DG8NGN der neue HamCloud VPN-Dienst vorgestellt. Die SWISS-ARTG empfiehlt den Interessierten diesen Dienst für den Zugang via Internet ins HAMNET zu nutzen.

    Weitere Informationen und Anleitungen finden sich hier: HamCloud Angebotene Dienste In Der HamCloud

    Netzwerk-Betreiber / Knoten

    Das HAMNET besteht aus Standorten und aus Funkverbindungen (zwischen den Standorten), die nur von Vereinen betrieben werden dürfen. Diese sind zu koordinieren und müssen vom BAKOM wie jede andere unbediente Anlage auch bewilligt werden. Die Frequenzen für die Link-Verbindungen müssen vom Frequenz-Koordinator beantragt und bewilligt werden. Dazu sind folgende Informationen notwendig:

    • Adresse des Technischen Leiters und des Präsidenten (Name, Call, Postanschrift, Tel. und E-Mail)
    • Standort (Name und Koordinaten [CH1903+] , Höhe ü. M.) – Standort Partner (Name und Koordinaten, Höhe ü. M.)
    • Bereits benutzte und zugeteilte Frequenzen am Standort
    • Geplante Inbetriebnahme
    • -> E-Mail: qrg@uska.ch

    Für die HAMNET-Knoten sowie für die Link-Verbindungen sind IP Adressen aus dem Bereich HAMNET notwendig und werden vom IP Koordinatio vergeben. Dazu sind folgende Information an den IP-Koordinator zu addressieren:

    • Adresse des Technischen Leiters und des Präsidenten (Name, Call, Postanschrift, Tel. und E-Mail)
    • Standort (Name und Koordinaten [WSG 84 [lat/lon])
    • Grösse des geplanten Netzes (/24 bis /27); für Links (/29)
    • Bei neuen Projekten ein kurzer Projektbeschrieb
    • Geplante Inbetriebnahme
    • -> E-Mail: ip-coordination@swiss-artg.ch

    Prozess-Beschreibung HAMNET IP Adresse bestellen: HAMNET Bestellprozess 2022 11 12

    Typische Hardware eines Knoten

    • Knotenrechner (z.B. MikroTik Router RB3011)
    • Netzteil mit Multi-PoE Adapter
    • Link Device MikroTik QRT5 oder Ubiquiti

    Der Knotenrechner ist im Prinzip «nur» ein Netzwerk-Router, der aber gegenüber den heimischen Routern völlig frei programmierbar ist und auf die spezielle Netzwerk-Situation den Knoten exakt angepasst werden kann, damit das Routing zwischen die Links perfekt funktioniert.

    Das Link Device wird via PoE betrieben, verfügt über einen Netzwerk-Anschluss und beinhaltet die Antenne und eine Masthalterung.

    Ca. 500-600 Franken für den ersten Link, jeder weitere plus ca. 200 Fr, zzgl. 19 Zoll Rack, Kabel, etc.

    HAMNET Knoten Konfiguration: HAMNET Knoten Konfiguration MikroTik Router 2020 07 23

    Netzwerk-Betreiber / Link-Verbindung

    Bei einer neuen Link-Verbindung zwischen zwei Knoten tragen in der Regel die beiden betroffenen Betreiber die Kosten für das Link Device jede Partei selber. Die Frequenzen werden (siehe oben) vom Frequenz-Koordinator festgelegt.

    HAMNET Link Device Konfiguration: HAMNET Link Device Konfiguration MikroTik 2022 08 31

    Wie verbinde ich mich als User mit einem Knoten?

    Um sich mit einem Knoten in meiner Region zu verbinden muss man sich mit dem jeweiligen Betreiber in Verbindung setzen und die Verbindungs-Parameter erfragen.

    Benötigtes Equipment:

    • ein 5 GHz Access Point (z.B. von «Ubiquiti NanoStation 5AC Loco | Bridge-Set | airMAX ac / 450MBit+, Wetterfest, 10km« oder «MikroTik SXTsq Lite5».
    • Kosten 50-100 CHF, dieses Gerät muss man dann mit den Verbindungs-Parametern konfigurieren..

    Technisch – Was ist HAMNET (Frequenzen, Betriebsarten, Modulation)

    Auf der technischen Seite sind die Link-Verbindungen und die Verbindung zum Access Point Verbindungen nach IEEE 802.11a/n (a oder n).

    Bandbreite: Die Bandbreite wird zusammen mit dem Frequenzkoordinator festgelegt. Es wird sich dabei am HB9-HAMNET-Bandplan 2015 orientiert. Ein neuer Bandplan ist in Vorbereitung.

    FRAGE: wieviel MBIT passen durch die Bandbreite bzw. abhängig von der Distanz durch den Link?

    Links: