Pendant plus d’un siècle, écouter la radio supposait une évidence : le récepteur se trouvait près de l’auditeur. Une antenne sur le toit, un câble coaxial qui descendait jusqu’au shack, un récepteur sur la table et, devant lui, l’opérateur qui tournait le bouton du VFO.
Internet allait bouleverser cette organisation.
Aujourd’hui, quelques clics suffisent pour écouter le 40 mètres depuis les Pays-Bas, les bandes basses depuis une station située à plusieurs centaines de kilomètres ou comparer la propagation entre deux régions du monde. Le récepteur peut être ailleurs, très loin de nous.
Cette révolution porte notamment un nom : WebSDR.
Et son histoire commence par une gigantesque parabole, un radioamateur néerlandais et une question assez simple : comment permettre à plusieurs personnes d’utiliser simultanément un même récepteur distant ?
Du récepteur au SDR
Dans un récepteur traditionnel, une grande partie du travail est effectuée par des circuits électroniques : oscillateurs, mélangeurs, filtres, détecteurs…
Avec le SDR — Software Defined Radio, une partie croissante de ces fonctions est réalisée par logiciel. Le signal radio est numérisé, puis l’ordinateur peut filtrer, sélectionner une fréquence et effectuer la démodulation.
Le récepteur devient ainsi beaucoup plus souple.
Pieter-Tjerk de Boer, PA3FWM, commence ses expérimentations dans ce domaine durant l’été 2004. Il construit progressivement différents prototypes et développe ses propres logiciels.
En 2007, il expérimente notamment un convertisseur analogique-numérique LTC2208, capable de travailler jusqu’à 130 millions d’échantillons par seconde avec une résolution de 16 bits. Son objectif est ambitieux : pouvoir numériser une très grande partie du spectre des ondes courtes.
Mais une autre idée va bientôt donner à ses travaux une direction inattendue.
Une parabole de 25 mètres entre dans l’histoire
Aux Pays-Bas se trouve le spectaculaire radiotélescope de Dwingeloo, doté d’une parabole de 25 mètres de diamètre.
Durant l’été 2007, PA3FWM rencontre l’un des responsables du projet CAMRAS, qui travaille à la remise en service et à l’utilisation du radiotélescope.
Une question lui est alors posée : serait-il possible d’utiliser le SDR afin que des radioamateurs puissent exploiter à distance la parabole pour recevoir des signaux EME — Earth-Moon-Earth, autrement dit des signaux ayant effectué un aller-retour sur la Lune ?
Le problème n’était pas seulement de commander un récepteur à distance.
Il fallait idéalement permettre à plusieurs utilisateurs de l’écouter simultanément, chacun sur la fréquence de son choix.
C’est cette idée qui conduira PA3FWM à développer WebSDR.
Noël 2007 : le WebSDR prend forme
Avant d’utiliser le système avec la gigantesque antenne de Dwingeloo, il fallait naturellement le tester.
Un système expérimental est donc installé au radio-club de l’Université de Twente, à Enschede.
Nous sommes le 24 décembre 2007.
Les premières versions restent modestes. Le système permet notamment de recevoir deux portions d’environ 48 kHz autour des bandes radioamateurs des 80 et 40 mètres.
Mais le principe essentiel est déjà là.
Le SDR reçoit une portion du spectre et le serveur effectue les traitements nécessaires pour les différents utilisateurs connectés.
En avril 2008, le WebSDR est annoncé publiquement. Quelques mois plus tard, PA3FWM le présente comme l’un de ses développements SDR les plus visibles.
Une nouvelle manière d’écouter la radio venait de naître.
Chacun possède maintenant son propre VFO
C’est probablement le point le plus important pour comprendre WebSDR.
Imaginons un récepteur classique télécommandé par Internet.
Dix personnes peuvent éventuellement entendre son signal, mais si l’une d’elles change la fréquence du récepteur, elle la change également pour les neuf autres.
C’est comme si dix radioamateurs étaient réunis autour du même poste : il n’y a qu’un seul bouton de VFO.
WebSDR change complètement cette logique.
Le système numérise une certaine largeur de spectre. À partir de ces données, le serveur crée par logiciel de nombreux récepteurs virtuels.
Un utilisateur peut écouter une station en LSB sur 7 MHz pendant qu’un autre écoute une station en AM ailleurs dans le spectre et qu’un troisième recherche une balise en CW.
Même antenne, même SDR, même serveur… mais plusieurs récepteurs virtuels indépendants.
Des dizaines, voire une centaine d’auditeurs peuvent ainsi utiliser simultanément le système.
C’était là toute l’originalité de WebSDR.
Mais où est réellement le récepteur ?
Avec WebSDR, il devient même difficile de répondre à cette question !
On peut néanmoins résumer la chaîne de réception ainsi : Antenne → SDR → numérisation → serveur WebSDR → Internet → navigateur
Une partie essentielle du travail est effectuée sur le serveur.
Celui-ci sélectionne la fréquence demandée par chaque utilisateur, applique les traitements numériques nécessaires, effectue la démodulation puis transmet les informations utiles au navigateur.
C’est une différence importante avec une solution qui enverrait simplement l’intégralité des données I/Q du SDR vers l’utilisateur.
PA3FWM donne un exemple parlant : un SDR échantillonnant seulement 96 kHz en I/Q sur 16 bits représente déjà environ 3 Mbit/s de données brutes. À l’inverse, il estime qu’un utilisateur WebSDR avec une waterfall lente nécessite de l’ordre de 100 kbit/s.
Le traitement côté serveur rend donc possible la multiplication des auditeurs sans devoir transmettre à chacun la totalité du signal numérisé.
Pas besoin d’Apache, PHP ou MySQL !
Le nom « WebSDR » pourrait laisser penser qu’il s’agit simplement d’une interface Web ajoutée à un programme SDR.
Ce n’est pas le cas.
Le logiciel serveur développé par PA3FWM réalise lui-même le traitement des signaux radio et intègre également son propre petit serveur Web.
Il n’est donc pas nécessaire d’installer Apache, PHP ou MySQL pour faire fonctionner WebSDR.
Le serveur fonctionne sous Linux, tandis que l’utilisateur peut employer différents systèmes d’exploitation puisque, de son côté, l’interface se trouve simplement dans son navigateur.
Cette architecture explique en grande partie l’impression de simplicité donnée à l’auditeur : une adresse Web suffit pour transformer son ordinateur en poste d’écoute.
De quelques kilohertz à presque toutes les ondes courtes
Le matériel progresse rapidement.
Les premières expérimentations utilisent des bandes relativement étroites et parfois les cartes son des ordinateurs. PA3FWM poursuit parallèlement ses travaux sur la numérisation directe et les FPGA.
En 2008, il réalise notamment une nouvelle carte associant convertisseur analogique-numérique et FPGA.
Le FPGA peut effectuer une partie des traitements à très grande vitesse avant d’envoyer les données vers le serveur.
Puis le système devient encore plus ambitieux.
PA3FWM développe une version de WebSDR utilisant le GPU, le processeur graphique de l’ordinateur, pour effectuer une partie du traitement numérique.
La largeur de spectre disponible augmente alors spectaculairement : 9,7 MHz au début de 2010, 19,4 MHz ensuite, puis 29,1 MHz à partir de l’été 2012.
On n’observe plus seulement une petite fenêtre autour d’une bande radioamateur : une très grande partie du spectre HF devient simultanément accessible.
Le WebSDR de l’Université de Twente deviendra ainsi l’un des récepteurs Web les plus connus des radioamateurs et écouteurs d’ondes courtes.
Du Java au HTML5
Il faut également replacer WebSDR dans son époque.
En 2008, nos navigateurs étaient très différents de ceux que nous utilisons aujourd’hui. Faire sortir en temps réel le son d’un récepteur radio depuis une page Web n’était pas aussi évident.
WebSDR utilisa notamment des applets Java.
L’évolution des navigateurs apporta ensuite une solution beaucoup plus élégante : HTML5 et WebAudio.
WebAudio est progressivement pris en charge par Chrome, Firefox, Safari, Opera puis Edge. L’utilisateur n’a alors plus besoin d’installer Java pour écouter son récepteur.
Le navigateur possède désormais tous les éléments nécessaires pour afficher le spectre et la waterfall, recevoir l’audio et permettre le contrôle du récepteur.
Autrement dit, le navigateur devient la façade du poste de radio.
Le WebSDR quitte les Pays-Bas
L’intérêt de l’invention ne tarde évidemment pas à dépasser l’Université de Twente.
D’autres radioamateurs souhaitent installer leurs propres serveurs. À partir de 2008, WebSDR commence progressivement à être utilisé sur d’autres sites.
Des récepteurs apparaissent dans différents pays et sur différentes bandes.
On peut alors choisir un récepteur en fonction de sa position géographique.
Pour un radioamateur français, l’intérêt est considérable.
Votre correspondant américain vous reçoit-il réellement ?
Au lieu de vous fier uniquement à son report, vous pouvez parfois écouter votre propre signal depuis un récepteur situé aux États-Unis.
Une ouverture exceptionnelle sur 10 mètres est annoncée ?
Quelques secondes suffisent pour comparer ce qui est entendu depuis plusieurs régions.
Une station DX est inaudible depuis votre QTH ?
Un WebSDR situé quelques centaines de kilomètres plus loin permet de comprendre immédiatement combien la propagation peut être différente.
Le WebSDR devient ainsi un formidable instrument d’observation de la propagation.
Le WebSDR, un outil pédagogique exceptionnel
Son intérêt dépasse largement la recherche du DX.
Pour expliquer la radio à quelqu’un qui n’a jamais touché un récepteur, il suffit désormais de lui communiquer une adresse.
Quelques secondes plus tard apparaissent une waterfall et des dizaines de signaux.
On peut montrer visuellement la différence entre une émission CW, SSB ou AM, observer l’occupation d’une bande ou suivre l’apparition d’un signal.
WebSDR est également utilisé pour des expériences beaucoup plus originales.
CAMRAS exploite par exemple des WebSDR pour l’observation des réflexions sur les météores. En se calant sur certaines fréquences radar, il devient possible d’observer les traces produites par des objets traversant le ciel.
Le système a également été utilisé pour recevoir les transmissions radioamateurs de l’ISS. Lors d’émissions SSTV depuis la Station spatiale internationale, il est ainsi possible de récupérer l’audio depuis un WebSDR puis de le décoder avec un logiciel approprié.
Le récepteur Internet devient alors autant un laboratoire qu’un poste d’écoute.
WebSDR n’est pas le nom de tous les récepteurs Web
Avec le succès de ce principe, une confusion s’est progressivement installée.
On entend parfois appeler « WebSDR » n’importe quel SDR accessible depuis un navigateur.
Techniquement, ce n’est pas exact.
WebSDR désigne le système développé par Pieter-Tjerk de Boer, PA3FWM.
D’autres architectures sont apparues ensuite.
KiwiSDR, par exemple, associe un récepteur SDR large bande à une interface Web permettant également à plusieurs utilisateurs d’écouter à distance.
OpenWebRX et son dérivé OpenWebRX+ permettent quant à eux de construire des récepteurs Web autour de différents matériels SDR.
Tous partagent une même philosophie : mettre un récepteur à disposition à travers Internet.
Mais leurs logiciels, leur matériel et leur histoire sont différents.
Il est donc plus juste de parler de récepteurs SDR accessibles par le Web, parmi lesquels WebSDR occupe une place historique particulière.
Une petite révolution devenue banale
C’est peut-être le plus étonnant dans cette histoire.
Aujourd’hui, ouvrir une page Web, cliquer sur une waterfall et entendre immédiatement une station située à plusieurs milliers de kilomètres du récepteur nous paraît presque normal.
En 2007, l’idée était beaucoup moins évidente.
Le SDR avait déjà commencé à séparer le récepteur de ses traditionnels filtres et détecteurs analogiques.
WebSDR allait franchir une étape supplémentaire : séparer physiquement l’auditeur du récepteur.
L’antenne pouvait être aux Pays-Bas.
Le serveur pouvait se trouver dans une salle informatique.
Et l’auditeur pouvait être assis devant son ordinateur en France.
Plus extraordinaire encore : des dizaines d’auditeurs pouvaient utiliser simultanément cette même installation sans nécessairement écouter la même chose.
En quelques années, le bouton du VFO avait parcouru un sacré chemin.
Il était d’abord fixé sur la façade du récepteur, puis il était devenu une commande à l’écran avec le SDR.
Avec WebSDR, il venait de traverser Internet.
Le récepteur avait définitivement quitté le shack.
Pour aller plus loin
WebSDR.org — site officiel du projet
Liste des serveurs WebSDR accessibles et point de départ idéal pour essayer le système :
https://websdr.org/
FAQ officielle WebSDR
Nombreuses explications de PA3FWM sur le fonctionnement du serveur, le débit Internet, les navigateurs et le matériel :
https://websdr.org/faq.html
Les développements SDR de PA3FWM
Pieter-Tjerk de Boer retrace ses expérimentations SDR commencées en 2004 et l’évolution du matériel ayant conduit au WebSDR :
https://pa3fwm.nl/projects/sdr/
Les projets techniques de PA3FWM
On y retrouve ses différents développements radio et électroniques :
https://pa3fwm.nl/projects/
CAMRAS — radiotélescope de Dwingeloo
Le site de l’association qui exploite le radiotélescope à l’origine de l’aventure WebSDR :
https://www.camras.nl/
Écouter les récepteurs de CAMRAS
Présentation des différentes installations accessibles à distance autour du radiotélescope :
https://www.camras.nl/en/visitor-info/listen-in/
Possibilités du WebSDR de CAMRAS
Exemples d’utilisation pour les météores, le radar GRAVES et d’autres observations :
https://www.camras.nl/en/blog/2019/possibilities-of-the-camras-websdr/
Recevoir les images SSTV de l’ISS avec un WebSDR
Un exemple concret montrant comment un récepteur distant peut être utilisé pour recevoir les émissions radioamateurs de la Station spatiale internationale :
https://www.camras.nl/en/blog/2021/receiving-images-from-the-iss-through-websdr/
