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Hamradio-2013/DK5HH,29.Jun.2013 /1 Prof. Dr.-Ing. Michael Hartje DK5HH Digitales Analogrelais mit SVXLink und vielen neuen Eigenschaften SVXLink – initiiert und entworfen von sm0svx, Tobias Hamradio-2013/DK5HH,29.Jun.2013 /2 Übersicht Ausgangslage Eigenschaften von SVXLink Audioquellen und –senken bei SVXLink GnuRadio als Kopplung zwischen SVXLink und FCD / RTL2832 Anmerkungen zu FCD / RTL2832 AudioReader und -Writer für Repeater Vorführung Kopplung

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Hamradio-2013/DK5HH,29.Jun.2013 /1

Prof. Dr.-Ing. Michael HartjeDK5HH

Digitales Analogrelais mit SVXLink und vielen neuen Eigenschaften

SVXLink – initiiert und entworfen von sm0svx, Tobias

Hamradio-2013/DK5HH,29.Jun.2013 /2

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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Hamradio-2013/DK5HH,29.Jun.2013 /5

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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Hamradio-2013/DK5HH,29.Jun.2013 /17

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)