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Prof. Dr.-Ing. Michael HartjeDK5HH
Digitales Analogrelais mit SVXLink und vielen neuen Eigenschaften
SVXLink – initiiert und entworfen von sm0svx, Tobias
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ÜbersichtAusgangslageEigenschaften von SVXLinkAudioquellen und –senken bei SVXLinkGnuRadio als Kopplung zwischen SVXLink und FCD / RTL2832Anmerkungen zu FCD / RTL2832AudioReader und -Writer für RepeaterVorführung Kopplung
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Situation im VHF-SprechfunkNeue digitale Technologien (DSTAR, DMR, APCO25)Relais werden
zahlenmäßig mehr, Pico-Zellen entstehen
alte werden teilweise nicht weiter gepflegt
Umrüstung oder GenehmigungsentzugHF Eigenschaften (12,5 kHz)
Ziel der BNetzA: Reichweite < 40 km
Steuerung mit CTCSS
Was geschieht mit denen, die nicht jeden „Hype“ mitmachen? – Es ist ein Hobby!!
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Neue Anforderungen für Relaisbetrieb (1)CTCSSCTCSSCTCSSCTCSS für allealleallealle Relais ab 2014 (1.Stufe)Schmale Kanäle � Abstand: 12,5 � 6,25 kHz; m = 1 bei 3 kHzAufteilung des Sprachkanals in „Neigungsgruppen“ (DCS) (2. Stufe)Parametrierbare Steuerungen (ggf. Fernzugriff)Teilweise: Verbindung der einzelnen Relais zu Regionalrelais / Auflösung der „Picozellen“ (Analogie: Reflektoren)
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Neue Anforderungen für Relaisbetrieb (2)Steuerungen mit kleinem EigenbedarfNotstromfähigkeitAuswertung von DTMF-Tönen und daran angeschlossene weitere FunktionenUnterdrücken der Töne
(Ggf. abgesenkte) InformationsansagenAufrauschen des HW-Squelch unterdrückenSquelch einstellbarRSSI-Informationen (ggf. Richtungsanzeige)Parametrierung klonen
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Anforderungen der AdministrationEinfache Fernbdienung und ÜberwachungAuswertung von LogbüchernSteuerung der BetriebweisenSteuerung von Parametern und Präsentationsebene
Vollständige Veränderung der ModulationseinstellungenKompander (zeitabhängig)Störereigenschaften ermitteln / speichernRelais ändern; stiller Eingriff (Eigenschaften ändern)Ansagen ändern (Zeit- und Ereignisgesteuert)
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(Teil-)Fragen des FM-Relaisbetreibers
Wie wird mein Relais genutzt?
Logbuch von SVXlink; aber auch
Kennzahlen erstellen und analysieren
aus der SW automatisch erstellt und an aprs.fi übermittelt
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Erläuterungen zur DarstellungErlang (normierte Auslastung)
RX
TX
Counts / 10 minÖffnung des Squelch RX
Einschalten des TX
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Monatliche Nutzung - Überblick
APRS-Tele-metrie-daten
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RX- und TX-Erlang bei RundspruchRundspruch
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SVXLink mit StatistikAuslastungsdiagramme
Auf aprs.fi
Echolinkverbindungen
Rohdaten
Weitere Auswertungen möglich im Logbuch
Echolinker / Tag (woher? Hardware?)
Auftaster ohne Callnennung
Trägerdrücker Häufigkeit
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CTCSS innovativWenn, dann am besten mit der Aussendung von (HF-)Sprache verknüpfenAlso:
Keine dauerhafter CTCSS-Aussendung
Vorteil:Lokales HFG als Picozellen-Relais (70-2)
„Neigungsgruppenbezogene“ Aussendungen
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Eigenschaften eines modernen „Analog“-Relais
Relais oder als einfacher Simplex-Link(eigenständig oder vernetzt)steuerbar per DTMF, DTMF – Anti-Flatter-Modus,Roger-Piep parametrierbar, auch Quellenbezogen,Sound-Dateien für Ansagen und InformationenPeriodische Identifizierung frei programmierbar (Uhrzeit-Ansagen)Multi-Tone-Encoder nach ZVEI-xx, CCITT, (insges. 17 vordefiniert), Multi-Tone-Decoder als MacronutzbarAPRS-Status- und Baken-FunktionenRemoteTRX und Voter, Vernetzung mit anderen Relais
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Eigenschaften (technisch) Hardware für Steuerung mit geringem EnergieverbrauchMehrere Repeater mit einem SteuergerätZeitabhängiges Verhalten der RelaiseinstellungenStereo-Kanäle auch als einzelne Mono-KanäleTCL-basiert, erweiterbar mit kleinsten ErgänzungenHW und SW-Squelchfunktionen mit Verzögerung KurzwahlfunktionenTonunterdrückung (für alle Töne einstellbar)CTCSS (auch Themenbezogen, TX, RX getrennt)Internetstreaming und EcholinkStündliche und spontane Ansagen: Wetter, VerkehrIntegrierter APRS-RX Packet-Radio Steuerung an schwer zugänglichen StandortenSignalaufbereitung (Entrauschen)
DG7BST
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Prinzip der parametrierbaren Relaissteuerung
RX TX
RX-Interface TX-Interface
Steuerrechner
Netzwerk
LINUX
Weiche
Antenne
Steuersoftware
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Q:DL1HRC, http://svxlink.de
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Steuerungsmöglichkeiten im DetailAktivierungsmöglichkeiten: 1750Hz-Ton, CTCSS, DTMF oder per RauschsperrePeriodischer “idle-tone” wenn das Relais aufgetastet ist aber kein Signal empfangen wirdAnsagen werden mit der normalen Sprachübertragung gemischtLautstärke der Ansagen bei Sprachübertragungen vermindert (einstellbar)Verknüpfung (zeitweise) mehrerer Relais Höhenanhebung/-absenkung auf dem Übertragungsweg wählbareinfaches Hilfemodul in englischer /deutscher Sprache (weitere Sprachen leicht erweiterbar)
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Verbindung mit FCD oder RTL-StickWie geht das?
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Kontrolle durch Auswertung
Audio-Verbindungen
Audio-MIXER
Voter
Local RX
Local TX
WAVEcholink
Echolink
Net RXNet RXNet RX
Net TX
UDP
Quelle?
UDPSenke?
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Audio-Kopplung bei SVXLinkEcholinkAbgesetzte TRX (NetTRX)
Eigenes Protokoll
Zentrale Steuerung � zB Hanselink
Diversity TRX (virtuelles Großraumrelais)
UDP-gekoppelte Device(s)Audio-Ein- und Ausgänge
Direkte Auskopplung
Multi-TX und Multi-RX (mit Voterfunktion)
- UDP: verbindungsloses Protokoll
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GnuRadio
Nachteil UDP aufhebenProgramm socat
tcp-listen (S) und tcp-send (C)
udp-listen (S) und udp-send (C)
SV
XLink
UDP
UDP
socatsocat
TCP
TCP
Netzwerk
Read
Write
TCP
TCP
Relaisrechner
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Datenstrom-DefinitionInterne Abtastrate des SVXLink (16 kS/s)Abtastwert mit 16 bit (signed Integer)2 Kanäle
Wie lösen wir das im GnuRadio auf?Im RX-Datenstrom
Deinterlace (entschachteln)AbtastratenkonversionWertebereich anpassen an Soundkarte
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Sonderregelung für SenderVoter braucht
Lautstärkeinformationen
„Squelch open / close“
Wird gelöst überVOX (im SVXLink) oderCTCSS
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GnuRadioKurze Zusammenfassung
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Was ist GnuRadioAufgabe
Datenflußorientierter prototypischer Entwurf von Übertragungssystemen mit Signalverarbeitung
Steuerung von SDR-Hardware (versch.)
LösungOpen-Source (gnuradio.org)
Python verbindet die C++-Routinen-Signalverarbeitung
Zusätzlich grafische Oberfläche ähnl. LabView(interaktive Syntaxprüfung)
Erzeugt aus Grafik Python-Code; kann editiert werden; läuft ohne GRC
Module können grafisch erzeugt werden
TCP und UDP C+S
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GnuRadio-SDRGnuRadio steuert diverse Hardware
u.a. auchFunCube DongleDVB-T / DAB-Stick
aber auchMyriad-RF und andere TRX-Hardware
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FCD vs. DVB-T/DABQualität FCD DVB-T/DABFrequenzbereich 60 MHz -1,7GHz 60 MHz -1,7GHzQuantisierer 16-bit 8-bitTechnikkonzept Stabil, SW-API Surprise (nur
RTL)Bandbreite 96 kHz (192) 2-3,3 MHzPreis 180€ 10-20€Dynamikumfang ~96 dB ~48 dBAGC manuell wählbar
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Zusammenfassung der Vorführung „Quantisierer“
Mit wenig Quantisierungsstufen erhalten wirHöherer Rauschpegel in der BreiteKleiner Dynamikumfang
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mögliche AnwendungGnuRadio: FunCube oder DVB-T � SDRAudioströme anreichern und übertragen
Beispiel FM-Relais für 23cmSenderstreifen oder Verdreifacher von 70 cm
RX mit FunCubeAuswertung mit Gnuradio
Steuerung des FM-Relais mit SVX-Link
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GnuRadio
Relaiskopplung mittels GnuradioS
VX
Link
UDP
UDP
socatsocat
TCP
TCP
Netzwerk
Read
Write
TCP
TCP
Relaisrechner
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23 cm-Relais Herausforderungen
TX einfach zu erstellen (70 cm + Verdreifacher)RX häufig schwieriger
RX mit FCD oder RTL-Stick
Mathematischer I-Q-Dekoder für NBFM
Übertragung über UDP und lokales Netz
Repeatercontroller: SvxLink + nanoC
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23 cm-Relais (IDEE)
TX
Repeatercontroller SVXLink
FCDnanoC
UDP
Weiche
SoundC
RTL
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Relais UDP-Reader und WriterRohdatenstrom: 96 kS/s, 2 Kanäle, 16 bit = 3,072 MBit/sNach FM-Demodulator: 1 Kanal16 Bit * 16 kS/s = 256 kBit/sUDP als ungesicherte ÜbertragungTCP als gesichert und über Router hinwegBlick in das „Mischpult“ des RelaisZuführen von Audiostreams per WriterAnalyse von TX-Pfad und RX-Pfad
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VorführungErklärung zum Writer und ReaderReader von DB0HFTWriter von DB0HFT mit TonRX writer
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Steuerung von FM-Analog-Relais
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Möglichkeiten zur Steuerung von Relais
Einfache HW-Steuerungen (Logikbausteine)Einfache HW/SW-Steuerungen (WX STEU)Kommerzielle SteuerungenParametrierbare Steuerungen (mit Rechner)
Gleichzeitige Steuerung von mehreren Relais (auch DSTAR)
Streaming (nice to have)
Auswertung von Logbüchern
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Einheiten der parametrieren SteuerungTX, RX – wie gehabt; empfindlich und trennscharfInterfaceeinheit (galvanisch getrenntes Audio)
Steuerrechner (12 Volt, kleine Leistung)Steuerprogramm
zB svxlink, asterix_rpt, …
Ggf. Netzwerkanschluß (nicht notwendig)Packet Radio 1200 / 9600 bps
HamNet
GSM-USB-Stick (mit Mobile-Flat-Datenrate: 4,95€/m)
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Mögliche Steuereinheiten
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RaspberryPi -- StrukturschaltbildSoC: Broadcom BCM 2835 700 MHz ARM11 256 MiBIn/Out GPIO pins, SPI, I²C, UART 86 x 54 mm = Kreditkartengröße!!!5 V via Micro USB 700mA, (3.5 Watt) Kosten: ~ 35 €
Q: RaspberryPi-Herstellerbild
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Beispiel: Thin-Client Futro A2206 Watt12V / 0,5AAMD LX800RAM: 128 MB- 512CF: für SWUSB-Speicher
PlatteStickFloppy / CD
500 MHzKompl.
SoundkarteGrafikNetzwerkUSB 2Serielle Schnittstelle
Q:Siemens: Herstellerbilder
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Interface-Einheiten
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Prinzip der InterfaceeinheitSerielle
Schnittstelle
TX, PTT
RX, HW-Squelch
SoundPotenzialtrenner
TX, Mik od. Modulator
RX, Diskriminator
DTMF-Decoder
Interface
ZumRechner
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Beispiel einer Interface-PlatineSoundPTTSquelchPotential-trennungSerielle Schnittstelle
HW-DTMF-Erkennung
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Low-end -InterfaceSoundkarte mit CM108 (1,59€ incl. Versand)Nutzen von einem der 4 GPIO-Anschlüssedieser Soundkarte für
Squelch
PTT
Parametrierbar als I / O mit mA Strom
Pegelwandler mit Transistor, Kleinteile
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Beispiel: USB Radio InterfaceLieferant DMK-Engineering, Preis: 70$7 SteuerleitungenStereo-Sound für 2 RelaisUnterstützung Asterix PBX �Relaissteuerung + Telefon - InternetCTCSS
http://www.dmkeng.com
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Beispiel: Schaltschema einfache Steuerung (RPC2)
http://www.foxdelta.com/products/repeater/rpc2doc.pdf
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Ergebnis der parametrierbaren SteuerungEinfacher Steuerrechner ca 20 €Interface ca 10 €Kabel, Steckernetzteile ca 20 €
Führt zu folgendem System:CTCSS fähiges RelaisModernes parametrierbares Relaiskonzept
TonunterdrückungSoftwaresteuerungDigitale Signalverarbeitung und Auswertung
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Quellensvxlink.demary.dfki.desvxlink.sourceforge.net
Dateien unterhttp://homepages.hs-bremen.de/~hartje/pub/2012/hamradio/dig-analogrelais
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ZusammenfassungImmer mehr FM-Relais vereinzeln unsNeue Anforderungen erfordern neue TechnikCTCSS senden nur bei SpracheSteuerungen mit Routerrechner: SVXLink, sehr weit parametrierbarSprechendes Relais wird gut angenommenErweiterungen einfach möglich (Skripte)