Gleichwellenfunk mit SvxLink

Allgemeine Informationen zu SvxLink

Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon DL3DCW » Do 7. Jul 2016, 17:13

Hallo zusammen,

hat eigentlich schon jemand von euch Erfahrungen mit Gleichwellensystemen - gegebenenfalls auch mit SvxLink? Denn das wäre eigentlich ein absolut tolles Projekt - bestimmt nicht nur für unseren eigenen, lokalen Relaisverbund. Man hätte dann nur eine Frequenz und bräuchte mobil/portabel nicht immer umzuschalten.

Dadurch ist das Ganze sehr frequenzökunomisch, im Gegensatz zu manchen anderen Systemen, die an ein und dem selben Relaisstandort gleich eine ganze Reihe von verschiedenen Frequenzen - teilweise mit ein und dem selben QSO belegen - nur um möglichst alle verfügbaren Standards gleichzeitig anbieten zu können.

Meine derzeitige Referenz für ein solches System, weches ich auch schon selbst testen konnte, ist dieses hier: http://www.hobbyscoop.nl/pi2nos-live

Es gibt wohl drei via GPS synchronisierte Sender und eine Reihe von Empfängern, welche per Voter (hier wird SvxLink eingesetzt) auf die Sender geschaltet werden. Das Audio der Empfänger wird mit einer selbst entwickelten Software über das PPS-Signal der GPS-Empfänger an den Senderstandorten synchronisiert.

Ich bin nun an entsprechenden Erfahrungen, dem Erfahrungsaustauch und eventuell weiteren Infos zum Thema interessiert. Vielleicht besteht ja auch woanders entsprechendes Interesse und wir können gemeinsam etwas auf die Beine stellen und ein nachbaufähiges Konzept entwicken ...

Schönen Gruß
Frank, DL3DCW
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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon DO7CT » Sa 9. Jul 2016, 14:55

Hallo Frank

Das Thema kommt mir recht gelegen, da auch ich gerne mal damit experimentieren würde.

Und wenn es auch nur darum geht, Versorgungslücken zu beseitigen, ohne signifikant die Reichweite zu erhöhen.

Dass es funktioniert, wissen wir ja durch die 4m Gleichwelle der BOS.

Ich würde allerdings gerne auch tatsächlich den Einzugsbereich unseres Relais dadurch vergrößern.

Mich würde auch interessieren, wie man SvxLink dazu bringt, die Audiosignale synchron auszugeben.

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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon dl1hrc » Mo 11. Jul 2016, 05:02

Hallo alle,

ich hatte mich vor einiger Zeit damit beschäftigt, so ganz einfach ist das nicht.
Zunächst benötigt Ihr Geräte, die sich trägerseitig per externer Referenz synchronisieren lassen, also z.B. per externer 10MHz-Einspeisung. Damit fallen so ziemlich alle bekannten Geräte wie GM1xxx, KFxxx, FTxx, TSxx,... raus oder sie müssen aufwändig erweitert werden.
Ich hatte mir GPS-Synchronisierte 10MHz-Oszillatoren besorgt, diese liefern hochstabile 10MHz und einen PPS-Ausgang mit dem man die Rechnerzeit über die RS232 synchronisieren kann. Die 10MHz dienten dann einer Motorola-Quantar als externe Referenz. Man muß dann aber noch beachten, dass sich die 10MHz der einzelnen Sender um einige Hertz unterscheiden müssen, damit keine Nullstellen entstehen.

Wichtig: Die Zeiten auf den einzelnen Stationen sollten um nicht mehr als 10ms differieren(!)
Dann gilt es die ständig wechselnden Netzwerklatenzen auszugleichen. Mein Ansatz war alle paar 10ms die Latenz zu messen und die jeweils schlechteste bis zu einer maximalen Obergrenze als Basis zu nehmen. Der empfangene Audiostream der einzelnen Stationen muß natürlich gevotet werden und danach gepuffert um o.g. Latenzen auszugleichen. Ein Puffer mit z.B. 2048 Samples wird dann mit einem Zeitstempel (Beginn der Aussendung in der Zukunft) versehen an alle TX'e geschickt. Die einzelnen TX'e berechnen selbstständig den auszusendenden Zeitpunkt anhand der lokalen Zeit und der Zeit des Zeitstempels. Es gibt auch nur einige wenige Soundkarten die geringe Latenzen aufweisen und für diesen Fall nutzbar sind.
Momentan habe ich keine zwei genehmigten Frequenzen in einer Region, bei der ich die Versuche fortsetzen kann und meine Programmierkenntnisse sind im Bereich dieses Audiostreamings auch eher begrenzt. Auf meinem Github habe ich erste Ansätze im Simulcast-Branch rumliegen.

Unsere Niederländischen Nachbarn sind da schon richtig weit. Sie nutzen SvxLink allerdings nur als Relasisteuerung und verarbeiten die Audiostreams mit einer eigenen Applikation (in C geschrieben).

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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon DL3DCW » Mo 11. Jul 2016, 07:54

Hallo Adi,

ja, Sender die sich extern synchronisieren lassen (z.B. mit 10MHz GPSDO-Referenzsignal) gibt es leider nicht allzu viele. In den Niederlanden werden wohl kommerzielle Repeater (Spectra MX800) eingesetzt. Es gibt auch ähnliche Geräte anderer Hersteller, allerdings ebenfalls leider nicht gerade billig.

Ich möchte erst einmal mit der Senderseite experimentieren und habe dafür zunächst folgenden Ansatz:

- Als (Steuer)-Sender dienen vorhandene FT817ND. Der interne Oszillator ist steckbar und kann daher recht einfach ersetzt/modifiziert werden.
- Oszillatorbaustein für den FT817 mit 10MHz-Referenzeingang: XRef-FT. Leider im Moment nicht lieferbar. Soll aber wieder aufgelegt werden.
- Alternativ das Oszillatorsignal für den FT817 (22.625 MHz) mit externen Referenzoszillator selbst erzeugen: VFO/Signal Generator + GPS-Baustein

Zur Vermeidung von Nullstellen werden die Sendefrequenzen um ein paar Hz verstimmt.

Auf der Empfängerseite müssen später noch die Audiostreams synchronisiert werden. Hier hat Rob, PE1CHL eine eigene Software als "Addon" für SvxLink geschrieben. Diese wird auch in den Niederlanden eingesetzt: co-channel.c

Die Systeme müssen dafür natürlich alle eine exakte Uhrzeit haben. Dies wird via NTP und dem zusätzlichen PPS-Signal der GPS-Empfänger erreicht.

Ich hoffe, ich habe nichts übersehen oder einen Denkfehler eingebaut ...

Schönen Gruß
Frank, DL3DCW
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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon dl1hrc » Mo 11. Jul 2016, 08:05

Ich hoffe, ich habe nichts übersehen oder einen Denkfehler eingebaut ...


Noch was: Die Audiopegel der TXe müssen nahezu gleich sein (Kalibrieren(Messen).

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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon DL3DCW » Di 12. Jul 2016, 06:07

Hallo zusammen,

da neben einer hohen Frequenzgenauigkeit der Sender auch das Audiosignal an den verschiedenen TX-Standorten absolut identisch sein muss, habe ich mich schon mal ganz grob mit dem Co-Channel-Addon von Rob, PE1CHL beschäftigt (co-channel.c). Das Kompilieren und auch Einrichten war kein sehr großes Problem. Zum Betrieb musste ich noch eine fehlende Bibliothek (libsamplerate-dev) sowie ein Audio-Loopback-Device einrichten (modprobe snd-aloop). Das Co-Channel-Addon sorgt dafür, dass die Audiosignale an den einzelnen TX-Standorten absolut zur gleichen Zeit ausgesendet werden.

Grundsätzlich besteht ein solches Gleichwellensystem zunächst aus einer zentralen SvxLink-Instanz (Master). Die abgesetzten Standorte sind via RemoteTRX (Slave) angebunden. Die einzelnen RX-Signale werden ganz normal via SvxLink übertragen und einem Voter auf dem Master zugeführt. Die Übertragung des TX-Signals vom Master zu den einzelnen Slaves erfolgt dabei jedoch nicht über SvxLink sondern separat über das Co-Channel-Addon.

Das Audiosignal des Masters wird nicht wie gewohnt direkt auf eine Soundkarte gegeben sondern via Loopback-Device (AUDIO_DEV=alsa:hw:Loopback,0,7) dem Co-Channel-Addon (als Master konfiguriert) zugeführt. Dieses verteilt dann die Audiosignale separat und unabhängig von SvxLink an die einzelnen TX-Standorte. Über die RemoteTRX-Anbindung (CODEC=NULL) wird lediglich die PTT-Information und nicht das Audiosignal übertragen.

Code: Alles auswählen
./co-channel master hw:0,0 {slave1 slave2 ...}

Auf den Slaves läuft dann jeweils ein RemoteTRX und das Co-Channel-Addon (als Slave konfiguriert). Das TX-Audiosignal wird direkt vom Co-Channel-Addon an die Soundkarte weitergegeben. Die RemoteTRX-Software sorgt hier lediglich für die PTT-Ansteuerung des Senders (AUDIO_DEV=alsa:null).

Code: Alles auswählen
./co-channel slave hw:0,0

In den oben stehenden Code-Beispielen ist als TX-Soundkarte das Device "hw:0,0" angegeben. Dies kann auf anderen Systemen natürlich abweichend sein. Grundsätzlich funktioniert die Software erst einmal auf meinen Systemen; Details wie das Timing etc. habe ich allerdings noch nicht testen können. Das folgt erst zu einem späteren Zeitpunkt wenn die Synchronisation der Sendefrequenzen und die GPS-Anbindung für das NTP fertig sind.

Ich hoffe, damit das Zusammenspiel von SvxLink und dem Co-Channel-Addon etwas transparenter gemacht zu haben. Ich selbst habe lange gebraucht, um die Zusammenhänge zu verstehen und wäre ohne die Hilfe von Rob, PE1CHL wohl noch nicht so weit ...

Schönen Gruß
Frank, DL3DCW
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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon DL3DCW » Mo 25. Jul 2016, 07:30

Hallo zusammen,

inzwischen konnte ich mit der Co-Channel Software von Rob ein paar weitere Erfahrungen sammeln. Erkenntnis: Wichtig für einen Erfolg ist vor allem die verwendete Hardware.

Bei meinen ersten Versuchen habe ich zwei Raspberrys (RepeaterBox) verwendet. Das Zuführen des PPS-Signals aus dem GPS war kein großes Problem, dazu finden sich ausreichend Anleitungen im Netz. Schnell waren die Uhren der Raspberrys via GPS synchronisiert. Die Co-Channel Software funktionierte zunächst grundsätzlich, aber das Audio (sowohl auf dem Master als auch auf dem Slave) hörte sich dabei zweitweise unschön an. Es gab immer wieder kurze Unterbrechungen bzw. Knackgeräusche. Da die RepeaterBox über einen eigenen, via USB angebundenen Audiochip verfügt, habe ich alternativ dann auch einmal den Onboard-Audioausgang verwendet. Aber auch hier keine Besserung. Die Systemlast war mit 20-25% nicht allzu hoch, daran konnte es also eigentlich nicht liegen.

Nach Rücksprache mit Rob war die Ursache recht schnell klar: Wichtig bei der ganzen Sache ist wohl, dass der Audiochip möglichst direkt am Prozessor angebunden ist und nicht noch irgendein zusätzliches Protokoll wie USB, I2C, I2S etc. dazwischen liegt. Rob selbst hat das Ganze wohl auch schon einmal auf einem Cubiebord 2 getestet, damit gab es genau die gleichen Probleme. Bevorzugen sollte man daher Systeme mit Soundkarten, welche direkt (z.B. via PCI/PCIe) am Prozessor angebunden sind.

Mit dieser Erkenntnis habe ich das Ganze dann noch mal auf zwei Intel NUC i3 getestet. Hier habe ich ebenfalls den Onboard-Sound genutzt. Dieser scheint wohl direkt angebunden zu sein. Und siehe da: Das Audio ist nun perfekt. Sowohl auf dem Master als auch auf dem Slave. Da die NUC's relativ teuer sind, bin ich nun auf der Suche nach einer Alternative. Vielleicht hat ja jemand von euch eine Idee? Für die GPS-Anbindung muss das System jedoch über mindestens einen GPIO-Pin oder eine serielle Schnittstelle verfügen. Denn ein Anschluss via USB-Wandler dürfte auch hier wieder kontraproduktiv sein ...

Schönen Gruß
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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon DL3DCW » Sa 15. Okt 2016, 08:47

Hallo zusammen,

ein erster Versuchsaufbau ist nun fast fertig; ein zweiter befindet sich in Vorbereitung. Damit können dann zwei (oder mehrere) Sender betrieben sowie beliebig viele Empfänger direkt oder aber auch per RemoteRx angeschlossen und via Voter zusammengeschaltet werden. Sowohl die HF-Signale als auch die Audiosignale an den einzelnen Senderstandorten werden soweit wie möglich synchron gehalten.

gleichwellensystem.jpg
Versuchsaufbau Gleichwellensender (Intel NUC i3, Si5351A VFO, GPS-Empfänger, Yaesu FT-817)
gleichwellensystem.jpg (152.47 KiB) 1430-mal betrachtet

Auf dem Rechner läuft SvxLink und die Co-Channel Software von Rob, PE1CHL. Die Uhr ist dabei via GPS (PPS-Signal) synchronisiert. Damit werden die Audiosignale an den einzelnen TX-Standorten exakt zur gleichen Zeit ausgesendet. Der Si5351A VFO (QRP-Labs) wird ebenfalls mit dem PPS-Signal des GPS-Empfängers versorgt und hält so seine Ausgangsfrequenz (hier 22,625 MHz) konstant. Später soll der VFO noch einen OXCO (Quarzofen, ebenfalls von QRP-Labs) bekommen. Der eingebaute Oszillatorbaustein des FT-817 wird entfernt (ist steckbar), seine Aufgabe übernimmt dann der externe VFO. Damit sollte die TX-Frequenz an den einzelnen Senderstandorten ebenfalls absolut synchron sein. Soweit zumindest die Theorie ...

Schönen Gruß
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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon DL3DCW » Mo 24. Okt 2016, 06:57

Hallo zusammen,

inzwischen habe ich einen weiteren Rechner aufgebaut und SvxLink/RemoteTRX, die Co-Channel Software von Rob sowie die Tools zur GPS-Synchronisation installiert. Beide Rechner sind via Netzwerkverbindung gekoppelt. Auf dem Master läuft das zentrale SvxLink, der Slave ist via RemoteTRX angebunden.

Beiden Rechnern habe ich als RX sogar jeweils noch einen DVB-T-Stick spendiert. Diese sind über einen Voter an den Master und somit an das zentrale SvxLink angebunden. Damit ist fast ein komplettes Gleichwellensystem mit zwei Empfängern und zwei Sendern betriebsbereit. Lediglich die HF-Synchronisation fehlt noch.

Die Co-Channel Software von Rob ermöglicht nun das absolut synchrone Aussenden der Audiosignale. Auch die Amplitude des Signals lässt sich über das Tool recht exakt aus der Ferne einstellen. Dies ist neben der zeitgleichen Aussendung der Audiosignale ja genauso wichtig.

Die ersten Tests waren sehr vielversprechend. Sobald die Uhren der Rechner absolut synchron laufen, sind auch die Audiosignale am Oszilloskop fast deckungsgleich. Klaut man nun einem Rechner das PPS-Signal, laufen die Uhren und somit auch die Audiosignale irgendwann wieder auseinander. Die reine Synchronisation über einen NTP-Server (ohne PPS-Signal) ist also scheinbar nicht ausreichend.

Selbst bei höheren oder auch schwankenden Latenzzeiten der Netzwerkverbindung versucht das System immer, die Audiosignale möglichst deckungsgleich zu bekommen. Kleine Abweichungen (weniger als 1us) gibt es zwar zeitweise immer noch, dass könnte aber auch daran liegen, dass meine beiden GPS-Empfänger derzeit nur "Indoor" auf dem Labortisch betrieben werden.

Bild

Es wäre natürlich schön, wenn man diese Funktion in SvxLink integrieren könnte. Dann hätte man alles aus einem Guss und nicht zwei unterschiedliche Tools. Die Quelltexte der Software von Rob liegen ja vor, ich denke, das er dies bestimmt begrüßen würde. Allerdings bedeutet das natürlich auch eine Menge Arbeit. Und vielleicht ist der Bedarf ja auch gar nicht so groß.

Ich selbst komme mit den getrennten Tools jedoch recht gut klar. Wenn man es einmal verstanden hat, ist es relativ einfach. Es wird ja nur ein getrennter Audiokanal von SvxLink hin zum RemoteTX aufgemacht. Der TX-Audiokanal von SvxLink wird in diesem Fall dann nicht benutzt.

Schönen Gruß
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Re: Gleichwellenfunk mit SvxLink

Beitragvon dl1hrc » Mo 24. Okt 2016, 12:03

Hi Frank,

Interesse ist auf jeden Falle vorhanden und ich hatte ja vor längerer Zeit schon mal angesetzt, siehe simulcast Branch. Die GPS-gesteuerten 10MHz-Referenzen habe ich da und auch entsprechende kommerzielle Tecchnik
So ganz trivial ist es allerdings nicht es in SvxLink einzubauen. Momentan habe ich leider keine zwei identischen Frequenzzuteilungen so dass ich das nicht testen kann, maximal auf dem Labortisch.
Sehr schön, dass Du es zum Laufen bekommen hast. Eventuell hole ich es noch mal vor, ich denke ich darf Dich mal fragen wenn ich aufbauen sollte? ;)

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