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STT-Empfangstest -120dBm


Demo STT-Shield & SuSE

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Willkommen

Hier sind sämtliche offiziellen Informationen über das STT-Projekt und die Umsetzung in Hard- und Software für den Einsatz im analogen FM-Relaisnetz zu finden. Letzte Änderungen:

  • Neue SuSE-Firmware V1.4b vom 09.07.2017 erschienen.
  • Blog über den Entwicklungsstand der 23cm-SuSE

Was ist Subton-Telemetrie?

STT ist ein Radio-Datensystem für den analogen Schmalband-Sprechfunk mit dem simultan zur Sprache auch noch AFu-spezifische Daten wie Call, QTH, Name, RIG, Zeit, Feldstärke, Peildaten, GPS- und WX-Daten, QST- und QTC-Texte u.v.a.m. übertragen werden können, ohne dass es zu gegenseitigen Störungen kommt. Dazu wird ein um 26 dB abgesenkter Hilfsträger von 35 Hz (70 Hz) mit fehlergesicherten Paketen in 4-DPSK moduliert und mit 70 bps (140 bps) übertragen. Unter dem Punkt STT-allgemein findet man eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens.

Anwendung

STT bietet bei konventioneller analoger Schmalband-FM ähnliche Dienste wie sie digitale Sprach-Systeme (DV) haben und noch darüber hinaus gehende Funktionen, die sich im Amateurfunkdienst als nützlich erwiesen haben. STT ermöglicht während des Sprach-QSOs die Übertragung von Standortdaten (APRS), Kurznachrichten (ähnlich POCSAC) und User-Telemetrie, wie z.B. den Rapport. Vorhandene FM-Geräte können mit einem STT-Shield als Vorsatzgerät (FA 8/13, Seite 842-845 und FA 9/13, Seite 978-981) aufgerüstet werden, wenn ihr TX keine PLL-Aufbereitung hat (ein 9k6-fähiges PLL-Gerät reicht meist nicht aus) und ein Zugriff auf das Demodulatorsignal möglich ist. Mit der Spandauer-SuSE (FA 12/15, Seite 1320-1323 und FA 01/16, Seite 53-57) existiert ein moderner 2m-FM-TRX, der alle Möglichkeiten von STT umsetzt.

Registrierung

Wie auch beim Yaesu SystemFusion gibt es bei STT keine zentrale Registrierungsinstanz. Man gibt ins eigene Funkgerät lediglich das eigene Call ohne SSID ein, ist im Prinzip sofort weltweit eindeutig adressierbar und sendet eigene Telemetriedaten mit diesem MyCall aus. Dieses Protokoll kommt dem herkömmlichen Analogbetrieb am nächsten, bereitet die wenigsten Schwierigkeiten bei der Konfiguration und erfordert auch keine Vermittlungsserver.

Auf änliche Weise lassen sich anstelle des Standards "CQCQCQ" auch andere Ziel-Calls ins Setup eintragen, um eine spezielle Station zu rufen, Daten an sie zu senden bzw. ihren aktivierten Call-Squelch ansprechen zu lassen.

Relaisbetrieb

STT belegt den NF-Frequenzbereich unterhalb von 140 Hz, den die meisten FM-Relais in ihrer NF-Aufbereitung abschneiden. Sofern der Relais-TX die Modulation von Frequenzen bis hinab zu 1..3 Hz ermöglicht, muss nur der NF-Zweig im Relais überarbeitet werden.

Ob ein vorhandenes analoges FM-Relais für STT geeignet ist, kann man als User mit der bei vielen Funkgeräten vorhandenen DCS-Funktion selbst testen. Stellt man den DCS-Code auf 025, so geht das dann erzeugte NF-Spektrum bis hinab zu etwa 10 Hz. Kann man damit über das FM-Relais eine andere DCS-Station ansprechen, so erfüllt das aber nur die erforderliche Randbedingung, dass der Relais-TX so tiefe Signale modulieren kann. Für STT ist das allein noch nicht hinreichend! Erst die Messung des NF-Frequenzgangs des Relais (Mess-TX -> Relais-RX -> Relais-TX -> Mess-RX) bringt absolute Klarheit.

Ein umgerüstetes analoges FM-Relais gibt die von den Usern gesendeten STT-Daten einfach weiter, kann jedoch selbst noch keine eigene Telemetrie senden, aus der der User z.B. seine Feldstärke am Relais und das Relais-Call entnehmen kann. Dafür muss das Relais selbst mindestens mit einem STT-Shield ausgerüstet sein. Dieses kleine Modul kann in einen Relais-Modus geschaltet werden und codiert dann bei Bedarf neben dem Relais-Call auch Zustände der Relaissteuerung und die Empfangsfeldstärke am Relais-RX.

Bei DB0SP und DB0BLN wird eine modulare Relaissteuerung eingesetzt, die bereits mit einer einzigen Europakarte alle Funktionen einschließlich STT-Aussendung der Relaisdaten, Ansage, Kopplung via RelaisLink und Parametrierung via V24 ermöglicht. Sie kann um Zusatzkarten für den STT-Empfang von User-Daten, Echolink-Anbindung, Telefonsteuerung mit Fern-Parametrierung und Relais-Cluster-Vermittlung erweitert werden. Die Steuerung arbeitet mit dem eigens dafür entwickelten Echtzeit-Betriebssystem URC V2.5. Jede Karte ist autonom und kommuniziert über ein einstrahlungsfestes, High-Level I2C-Bussystem. Die Steuerung übertrifft die Möglichkeiten von svxlink, das bisher kein STT unterstützt.

Wo liegt der Vorteil?

DV-Sprachübertragungssysteme wurden bisher nie allein nur für den Amateurfunk entwickelt (auch nicht D-Star). Sie sind immer ein kommerzieller Ableger und für andere Randbedingungen, z.B. die 100%ige Erreichbarkeit bei konstantem S/N in einer Funkzelle optimiert. Diese Notwendigkeit gibt es jedoch im Amateurfunk gar nicht! Ein Vergleich zeigt, dass zumindest für den Funkamateur die analoge FM noch unterhalb der Dekoderschwelle von DV-Systemen nutzbar ist und daher bei gleichem Aufwand höhere Reichweiten erzielt werden können.

Die Silbenverständlichkeit des bei D-Star (6,25 kHz) verwendeten AMBE2020-Codecs, der Datenschutz und die Bedienbarkeit der DV-Geräte lassen stark zu wünschen übrig. Neuere AFu-DV-Systeme mit besseren CODEC, größerer Bandbreite und offenen Reflektoren schneiden hier besser ab. Dennoch sind aktuelle DV-Systeme für den Not-Amateurfunk nur bedingt brauchbar, wenn sie auch noch einen zentralen Vermittlungsserver erfordern, der im Krisenfall ggf. gar nicht erreichbar ist.

Über ähnliche, an sich vorhersehbare Probleme im digitalen BOS-Funk kann man in der Presse (z.B. hier und hier) entsprechendes nachlesen. Abgesehen von der Freude am Experimentieren mit AFu-DV, ist der Nutzen beim aktuellen Stand der Technik relativ gering, ihr Betrieb und die zwingend nötige Weiterentwicklung aber gerade deshalb geboten. Ein viel versprechender Ansatz ist z.B. das SM2000-Projekt von David Rowe (VK5DGR). Dennoch wird es ein flächendeckendes, zellenbasiertes AFu-DV-Netz in DL schon aus Kostengründen nie geben können. Es hätte mit Amateurfunk auch nur noch wenig zu tun.

Amateurfunk ist kein kommerzieller Funkdienst! Es wäre geradezu töricht, wenn das nicht beachtet, ohne Not genau die gleichen Fehler wie bei BOS gemacht, die eigenen experimentellen Ergebnisse ignoriert und bestehende analoge FM-Relais deshalb unqualifiziert falsch beurteilt werden würden. Digital ist eben nicht grundsätzlich immer besser als Analog! Es kommt darauf an, wie gut die speziellen Anforderungen des Amateurfunks mit digitalen Techniken umgesetzt werden, ohne dass man Kompromisse eingehen muss. Aktuelle DV-Systeme tun das eher nicht.

Kompatibilität und moderne Dienste

Die simultane Datenübertragung während des QSOs wird durch das STT-Verfahren als Radio-Daten-System in die analoge FM-Welt gebracht. Die Bedienung ist erheblich einfacher, an die bekannten AFu-Abkürzungen angelehnt und es gibt weder eine zentrale Zwangsregistrierung noch ist ein Netzwerkanschluss oder ein sog. Reflektor erforderlich. Mehr als die lokale Eingabe des eigenen Rufzeichens ins Funkgerät ist nicht nötig!

STT lässt sich via EchoLink weltweit übertragen. Auch eine vermittlungs-ähnliche Funktion (ganannt Call-Squelch) ist bereits vorhanden und könnte weiter ausgebaut werden. Die Idee dahinter ist Selbstorganisation und zwar ohne die Erfordernis zentraler Vermittlungsserver. Das ist auch ein Merkmal des Amateurfunks!

Kurznachrichten an alle (QST) oder ein Call (QTC) können parallel zum QSO mit STT übermittelt werden. Auch hier gibt es wieder keinen steuernden Server, sondern nur Punkt-zu-Punkt bzw. Broadcast-Übertragungen. Ein Gateway zum APRS-Netz ist bei DB0SP und DB0BLN im Entstehen. Z.Z. werden Call und Koordinaten von STT nutzenden Stationen ins APRS-Netz mit der SSID "-ST" weiter geleitet. An einer Anbindung an den APRS-Messagedienst wird gearbeitet. Auch eine Kopplung zu System Fusion / WIRES-X ist möglich.

STT bietet also die Integration mehrerer, bisher getrennt vorhandener AFu-Dienste in das analoge FM-Relaisnetz und ermöglicht bei gleicher Leistungsaufnahme eine effizientere Nutzung dieses Netzes, ohne den Zwang zum Aufbau weiterer Sender und Antennen. Insbesondere auf VFDB-Standorten ist das ein starkes Argument. STT löst auch elegant die bisher mit CTCSS-Subtönen nur provosorisch realisierte selektive Relaisöffnung und -Kennung und wird ständig um neue Dienste erweitert.

Bausätze

Momentan gibt es keinen Bausatz und keine aktuelle Baumappe für die SuSE. Alle Schaltbilder sind im FA 12/15, Seite 1320-1323 und FA 01/16, Seite 53-57 veröffentlicht. Die reinen Selbstkosten der 15er-Prototypenserie lagen bei etwa 400€/SuSE. Ich habe noch kleine Restbestände von SMD-bestückten Leiterplatten des STT-Shields (50€/Stk.) und einige SMD-bestückte Leiterplatten der SuSE, die einen Bestückungs- und Layoutfehler hatten (130€/3er-Satz). Alle sind korrigiert und verwendbar! Unbestückte Leiterplatten gibt es nicht und ich werde auch keine herstellen lassen. Alle Projekt-Dateien und die Assembler-Quellen bleiben unveröffentlicht.

Eine Neuauflage der SMD-bestückten Leiterplatten hat erst einen Sinn, wenn sich mehr als 15 Interessenten bei mir melden würden. Ab 25 Stück muss man unverbindlich mit etwa 150€/SMD-bestückten 4er-Leiterplattensatz rechnen. Dies würde aber eine Vorkasse erfordern, damit ich auf nicht abgenommenen Leiterplatten nicht sitzen bleibe. Dazu kommen noch - je nach Anforderungen an die optische Schönheit - zwischen 140-200€ für die restlichen Materialien (Gehäuse, Front- und Rückplatten, Filter, Power-Modul, LCD, Stecker und Buchsen, Lautsprecher, Mikrofon, Netzteil und Abschirmbleche), die man sich selbst besorgen müsste (Bezugsquellen siehe Stückliste).

Sollten sich genügend Interessenten finden, so wird es auch eine aktuelle Baumappe geben. Bisher findet man oben links eine Kostenaufstellung, die Stückliste, sowie die Abgleich- und Bedienungsanleitung der SuSE und die aktuelle Firmware als Intel-HEX-File zum Selbstprogrammieren.

Bitte keine Selbstüberschätzung der eigenen Möglichkeiten! Die SuSE ist definitiv kein Anfängerprojekt für's Wochenende, sondern ein komplexes Gerät, dessen Anwendungsfall in der Nutzung von STT liegt. Ihre besonderen Eigenschaften sind nur mit einer STT-fähigen Gegenstation oder einem umgebauten STT-FM-Relais voll nutzbar! Trotzdem kann die SuSE auch wie ein ganz normaler 2m-FM-TRX verwendet werden. Doch sie nur dafür einzusetzen, das ist bei den Selbstkosten einer Kleinserie ein ziemlich teurer Spaß!

Alternativen

Wer STT einsetzen will, der kann ein STT-Shield mit Arduino uno und LCD-Shield 1602 an einem modernen TRX mit DATA-Buchse ausprobieren. Das STT-Shield wird in der aktuellen SuSE-Version (ohne Arduino uno und LCD-Shield) intern weiter verwendet. Es enthält die komplette NF-Aufbereitung für RX und TX.

Zum Empfang von STT gab es als Voräuferprojekt mit STD einen STT- Dekoder (ohne Coder!) von dem noch unbestückte Leiterplattensätze für 10€/2er-Satz existieren. Die kompletten Unterlagen dazu findet man links oben. Wer es noch billiger haben will, der muss sich die doppelseitige Leiterplatte des STD aus der Vorlage (83,5 x 64,8) mm selbst herstellen.

Eine reine STT-Softwarelösung für eine PC-Soundkarte existiert momenan noch nicht. Ich würde die Entwicklung aber gerne unterstützen.

Rechtliches

Wir leben in einer wachsenden Jurikratie. Daher sind einige Hinweise unvermeidlich: Alle Rechte an STT, dem STD, dem STT-Shield, der SuSE und der Software liegen bei DC7GB. Die Nutzung aller hier frei gegebenen Daten und Informationen ist - soweit nicht anders angegeben - lizenziert unter Creative Commons BY-NC-SA 3.0.

Die Codierung von STT ist vollständig offen gelegt. STT verwendet keine verschlüsselte Übertragung und kann daher im Amateurfunk problemlos verwendet werden. Es gelten nur die STT-Opcodes mit der Syntax, die in der aktuellen Codedefinition angegeben sind.