Neubau von DB0TR und DB0FHR

Aufbau im 19 Zoll 2HE Rack

In letzter Zeit war der Betrieb von DB0TR von vielen Problemen und Ausfällen gekennzeichnet. Ganz zum Ärger vieler OMs, da dieses Hochries Relais einen recht großen Einzugsbereich hat.

Nach vielen Reparaturen und Verbesserungsversuchen haben wir uns letztlich zu einem Neubau mit professionellen Funkgeräten von Motorola entschlossen. Bei der Gelegenheit wollten wir auch gleich einige Funktionen wie Temperaturüberwachung der PA und ein SvxLink Modul mit Echolink implementieren.

Im Aufmacherfoto sieht man die Anordnung der einzelnen Komponenten. Diese sind nicht willkürlich, sondern genau durchdacht angeordnet. Die beiden Motorola Geräte (ein Gerät arbeitet im RX Betrieb, während das zweite beim Auftasten den TX Betrieb aufnimmt) sind völlig identisch programmiert. So kann man im Falle eines Defektes die beiden Geräte tauschen und so relativ kurzfristig wieder die Funktion herstellen. Wir hoffen natürlich, daß das nicht notwendig sein wird.

Direkt am Lüfter ist das TX-Gerät angeordnet, da dieses die größte Wärme erzeugt und so direkt mit kalter Frischluft angeblasen wird. Das RX-Gerät entwickelt keine Wärme und die entweichende Luft streicht noch über den Raspberry bevor es über die Bohrungen in der Rückwand wieder das Gerät verlässt.

Oben ist DB0FHR abgebildet, DB0TR ist völlig identisch aufgebaut. Es ist noch eine Stromspar-Variante für DB0TR mit 2 Handfunkgeräten geplant. Dazu mehr im nächsten Artikel.

Andreas, DH9AT

SvxLink Installation und Konfiguration

Beim Aufbau unserer neuen Repeaterhardware für DB0TR und DB0FHR verwenden wir die Software SvxLink zur Ablaufsteuerung und um weitere Funktionen zur Verfügung zu stellen, wie etwa Echolink-Anbindung.

SvxLink läuft innerhalb des Repeaters auf einem Raspberry Pi 3B+, aber auch ältere Hardwareversionen bieten ausreichend Leistung. Zur Ansteuerung der Funkgeräte und Verarbeitung des empfangenen und zu sendenden Audiosignals ist etwas Peripherie notwendig (u.a. eine externe Soundkarte). Wir nutzen eine eigens dafür hergestellte Platine für diesen Zweck. Die Platine wird demnächst in einem weiteren Artikel vorgestellt.

Es gibt diverse Anleitungen für die Installation von SvxLink auf einem Raspberry, allerdings entwickelt sich einerseits SvxLink, andererseits RaspberryOS/Debian immer weiter, so dass der Teufel manchmal im Detail steckt und die Anleitungen schnell veralten.
Zudem will ich ein paar Extras vorstellen, die nicht bei allen Anleitungen mit enthalten sind, wie z.B. das einrichten eines read-only Dateisystems für den Raspi, so dass die SD Karte nicht unnötig strapaziert wird.

Unsere Platine bietet außerdem noch ein paar kleine Extras, wie das Messen von Temperatur und der Lüfterdrehzahl im Gehäuse und versenden dieser Daten über MQTT. Die Scripte zum Auslesen dieser Daten stelle ich auch separat vor.

Grundkenntnisse im Umgang mit Linux werden vorausgesetzt – und leider kann ich keine Garantie auf Vollständigkeit und Aktualität der Informationen geben, hoffe aber dass es hier und da weiterhilft.

Nun also zum ersten Thema dieser Serie:

Installation von SvxLink auf Debian 11 (Bullseye), Kernel 5.10

Raspbian-Image installieren & erste Schritte

Nach dem Download des Images “Raspberry Pi OS Lite” von https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/ und aufspielen auf die SD Karte wird durch das Erstellen einer Datei mit dem Namen “ssh” (ohne Inhalt) auf der Partition “boot” der SD Karte der SSH Zugang über Netzwerk freigeschaltet.

Mit “sudo raspi-config” sollten folgende Dinge eingestellt werden:

  • System Options
    • Passwort
    • Hostname
  • Advanced Options
    • Expand Filesystem

Zudem sollte wie üblich mit “sudo apt update && sudo apt upgrade -y” das System auf den neuesten Stand gebracht werden.

Installation der SvxLink Abhängigkeiten

Nach einem Neustart geht es weiter mit der Installation der Abhängigkeiten, um SvxLink zu compilieren und zu benutzen.
SvxLink ist nicht in aktuellen Debian-Paketquellen enthalten, daher müssen wir das Programm selbst compilieren.

Mit folgenden Befehlen werden die notwendigen Bibliotheken und Hilfsprogramme installiert:

sudo apt install cmake git
sudo apt install libsigc++-2.0-dev
sudo apt install libpopt0 libpopt-dev tcl tcl-dev libgcrypt20 libgcrypt20-dev libasound2 libasound2-dev libgsm1 libgsm1-dev libspeex1 libspeex-dev libopus0 libopus-dev librtlsdr0 librtlsdr-dev libcurl4 libcurl4-gnutls-dev libjsoncpp-dev libgpiod-dev libogg-dev
sudo apt install alsa-utils opus-tools

Anlegen des SvxLink-Benutzers

SvxLink wird unter einem eigenen Benutzerkonto ausgeführt. Dieses wird angelegt mit:

sudo groupadd svxlink
sudo useradd -g users -rG svxlink,audio,plugdev,gpio,dialout svxlink

Download & Compilieren von SvxLink

Es gibt unter https://github.com/sm0svx/svxlink zwar eine Unterseite “Releases”, diese wird jedoch anscheinend nicht gepflegt. Auf Nachfrage wurde mir versichert, dass es OK sei, jeweils den jüngsten Stand des “master” Branches zu benutzen.

Also holen wir uns den aktuellsten Code und entpacken ihn:

wget https://github.com/sm0svx/svxlink/archive/refs/heads/master.zip
unzip master.zip
cd svxlink-master

Danach wird compiliert:

cd src
mkdir build
cd build
cmake -DUSE_QT=OFF -DWITH_SYSTEMD=ON ..
make -j 4
sudo make install
sudo ldconfig

Mit -DUSE_QT=OFF werden die graphischen Anwendungen (qtel) nicht gebaut, da wir das auf dem Repeater nicht benötigen. -DWITH_SYSTEMD=ON konfiguriert SvxLink als systemd Service, was z.B. den automatischen Start beim Boot vereinfacht.

Download & Installation der Sounddateien

Für die gesprochenen Soundausgaben ist es notwendig, ein Sprachpaket herunterzuladen. Das Standard-Sprachpaket ist en_US.

cd /usr/local/share
sudo mkdir -p svxlink/sounds && cd svxlink/sounds/
sudo wget https://github.com/sm0svx/svxlink-sounds-en_US-heather/releases/download/19.09/svxlink-sounds-en_US-heather-16k-19.09.tar.bz2
sudo tar xvjf svxlink-sounds-en_US-heather-16k-19.09.tar.bz2
sudo ln -s en_US-heather-16k en_US

Es gibt im Internet auch deutsche Sprachpakete zum Download, teilweise sind diese allerdings mit lizenzierter Sprachsynthesesoftware erstellt worden, daher verlinke ich nicht direkt auf ein Paket. Kurze Suche sollte zum Erfolg führen, die Lizenzbedingungen bitte selber prüfen. Das deutsche Sprachpaket wird dann in einen neuen Ordner de_DE ins “/usr/local/share/svxlink/sounds” Verzeichnis entpackt und die Sprache in der SvxLink Konfiguration (siehe unten) als DEFAULT_LANG=de_DE aktiviert.

SvxLink Konfiguration

GPIO Pins

In /usr/local/etc/svxlink/gpio.conf die Pins einstellen die an SQL und PTT angeschlossen werden. In unserem Fall:

GPIO_IN_LOW="gpio22"
GPIO_OUT_LOW="gpio17"

Diese Konfiguration wird vom Service “svxlink_gpio_setup” automatisch vor dem Start des eigentlichen SvxLink Services ausgeführt.

SvxLink Konfiguration

In /usr/local/etc/svxlink/svxlink.conf ist die Konfiguration der SvxLink Software gespeichert. Hier ein Auszug relevanter Teile unserer Konfiguration:

[GLOBAL]
LOGICS=RepeaterLogic
CFG_DIR=svxlink.d
TIMESTAMP_FORMAT="%c"
CARD_SAMPLE_RATE=48000
LOCATION_INFO=LocationInfo
TIME_FORMAT="24"

[RepeaterLogic]
TYPE=Repeater
RX=Rx1
TX=Tx1
MODULES=ModuleHelp,ModuleParrot,ModuleEchoLink
CALLSIGN=DB0TR
SHORT_IDENT_INTERVAL=10
EVENT_HANDLER=/usr/local/share/svxlink/events.tcl
DEFAULT_LANG=de_DE
RGR_SOUND_DELAY=0
MACROS=Macros
FX_GAIN_NORMAL=0
FX_GAIN_LOW=0
IDLE_TIMEOUT=3
OPEN_ON_SQL=0
OPEN_SQL_FLANK=OPEN

[Rx1]
TYPE=Local
AUDIO_DEV=alsa:plughw:1
AUDIO_CHANNEL=0
SQL_DET=GPIO
SQL_START_DELAY=0
SQL_DELAY=0
SQL_HANGTIME=0
GPIO_PATH=/sys/class/gpio
GPIO_SQL_PIN=gpio22
DEEMPHASIS=0
SQL_TAIL_ELIM=0
PREAMP=3
PEAK_METER=1
DTMF_DEC_TYPE=INTERNAL
DTMF_MUTING=1
DTMF_HANGTIME=40
DTMF_SERIAL=/dev/ttyS0

[Tx1]
TYPE=Local
AUDIO_DEV=alsa:plughw:1
AUDIO_CHANNEL=0
PTT_TYPE=GPIO
PTT_PIN=gpio17
TX_DELAY=0
PREEMPHASIS=0
DTMF_TONE_LENGTH=100
DTMF_TONE_SPACING=50
DTMF_DIGIT_PWR=-15
MASTER_GAIN=6.0

Die Variablen PREAMP und MASTER_GAIN steuern die Verstärkung des ein- und ausgehenden Audiostreams, separat zu dem synthethisch erzeugtem Audio, das mit den FX_GAIN_… Variablen gesteuert wird. Weitere Stellschrauben für die Lautstärken sind der Linux alsamixer und die Potis auf der Platine.

Falls wie in unserem Fall das Modul Echolink benutzt wird, muss zusätzlich noch die Datei ./svxlink.d/ModuleEcholink.conf angepasst werden.

In der Datei /usr/local/default/etc/svxlink muss der Pfad der Logdatei noch auf /var/log/svxlink angepasst werden.

Aktivieren von Autostart von SvxLink und erster Start

Nachdem die Konfiguration durchgeführt wurde, kann der SvxLink Service gestartet werden:

sudo systemctl start svxlink

Der Erfolg kann mit

sudo systemctl status svxlink

kontrolliert werden. Die Logdatei ist unter /var/log/svxlink zu finden.

Damit SvxLink beim nächsten Systemstart automatisch ausgeführt wird, kann der Service dauerhaft aktiviert werden:

sudo systemctl enable svxlink

Ausblick

Im nächsten Teil stelle ich die erweiterte Konfiguration unseres Setups vor. Wir ändern ein paar Dinge in SvxLink die nicht einfach über die Konfigurationsdatei zu ändern sind (z.B. Korrektur der Zeitansage in deutsch) und verpassen dem Raspberry ein read-only Dateisystem um die SD-Karte zu schonen.

Neues MMDVM Digitalrelais DB0HOB auf Motorola Basis

Die Inbetriebnahme des neuen Digitalrelais DB0HOB ist nun schon eine Weile her (Ende Juni 2020) – trotzdem möchte ich nicht versäumen, einen Überblick über die neue Hardware und weitere Details zu geben.

In der Zeit davor war ein mit dem STM32-DVM Raspberry Modul von Repeater Builder umgebautes Yaesu DR-1X Relais im Einsatz. Allerdings haben sich im Laufe der Zeit die Schwächen des Geräts gezeigt. Das “Schwestergerät” DB0TR mit der selben Hardware hat immer mal wieder Zuverlässigkeitsprobleme. Zudem war es trotz der geballten Kompetenz mehrerer OMs im OV nicht gelungen, DMR für alle üblichen Modelle von Endgeräten (Hytera, Tyt, Anytone, …) gleichermaßen zum Laufen zu bringen. Somit war der Betrieb lange Zeit auf D-Star und YSF beschränkt.

Daher war irgendwann Ende 2019 die Entscheidung gefallen ein Digitalrelais auf Basis von Motorola Geräten aufzubauen, wie es auch schon diverse andere OVs erfolgreich getan haben.

Hardware

Zum Einsatz kommt ein Motorola GM950 (M08RHF6AN2AN) und ein GM300 (M04GMC10D3AA). Die Auswahl wurde relativ spontan auf Basis der aktuellen Verfügbarkeit von Geräten in den Kleinanzeigen/eBay getroffen. Zudem war natürlich geprüft worden ob der Frequenzbereich stimmt und ob es jemanden im Bekanntenkreis gibt, der die Geräte auf die neuen Frequenzen und sonstigen Einstellungen programmieren kann. (Vielen Dank hier an Daniel, DL6FZ!)

Das GM950 stammt aus der “Ariane” Serie von Motorola und ist dem GM300 empfangsmäßig unterlegen. Daher wird das GM950 sendeseitig eingesetzt. Ausser den Einstellungen für Frequenz, TOT, etc. im Codeplug sind keinerlei Modifikationen am Gerät notwendig gewesen.

Um das GM300 zusammen mit der MMDVM Platine zu verwenden, müssen zwei Jumper innerhalb des Geräts umgesetzt werden, um die NF Ausgangsfilter entsprechend zu konfigurieren: P551 auf Position “A”, P601 auf Position “B”.

Umzusetzende Jumper im Inneren des Motorola GM300

Als MMDVM Platine wird das Repeater Kit Board Linker v3 von BI7JTA verwendet. Praktischerweise werden dort auch Adapterplatinen angeboten, die direkt in den Accessory Anschluss der Motorola Geräte passen. Praktischerweise kann dort mit einem Poti auch der Rx-Pegel eingestellt werden. Die MMDVM Platine erwartet hier ca. 1,2 Vpp.

Die MMDVM Platine läuft auf einem Rasperry Pi 3 Model B+ mit dem Pi-Star Image.

GM950Pin
TXD5
PTT3
GND7
GM300Pin
RXD11
RSSI15
GND7
Relevante Pins des Accessory Anschlusses (Vorsicht, kann je nach Motorola Modell abweichen, Handbuch beachten!)
Um sicherzustellen dass das ganze die Mühe wert ist, wurde vor der Integration in ein 19″ Gehäuse ausgiebig mit diversen Funkgeräten getestet.

Integration

Für die Integration in ein 19″ Gehäuse wurde ein bereits vorhandenes Gehäuse recycelt. Es war bereits mit einem Pi-Star kompatiblen Nextion Display ausgestattet und hatte mehr als genug Löcher für alle Anschlüsse.

Es wird ein 92 mm Lüfter von Arctic verwendet. Die vorhandenen Lüftungsöffnungen sind suboptimal (Geräuschentwicklung), aber für den Zweck ausreichend.

Die Funkgeräte sind mittels 3D-gedruckter Winkel am Gehäuseboden fixiert, wobei das GM950 etwas angehoben ist, um auch an der Unterseite von frischer Luft beströmt zu werden.

Vorderansicht
Rückansicht
Ansicht von oben (links: GM950 für Tx, rechts: GM300 für Rx)

Die Spannungsversorgung erfolgt über einen Powerpole Verbinder (mit 3D-gedruckter Halterung) auf eine Verteilplatine mit DC-geeigneten Feinsicherungen. Der Raspberry wird durch einen von Xaver, DB2XF modifizierten Schaltwandler versorgt.

Inbetriebnahme

Nach der Installation des Pi-Star Images müssen die einschlägigen Einstellungen zur Integration in die Digitalnetzwerke der drei Betriebsmodi DMR, D-Star und YSF vorgenommen werden.

Zudem ist es notwendig, den Rx und Tx Pegel für den DMR Betrieb zu kalibrieren. Es gibt diverse Anleitungen dafür, z.B. hier.

Als weiteres Feature wurde ein BM280 Temperatursensor und ein ADS1115 AD Wandler über I2C an den Raspberry angeschlossen. Der Temperatursensor überwacht die Innentemperatur des Gehäuses. Mit dem AD Wandler soll zukünftig über eine Messbrücke das aktuelle SWR und Leistung protokolliert werden. Die Daten werden alle 60 Sekunden an unseren DB0HOB MQTT Broker gesendet und in einer Datenbank abgelegt.

Diese Daten werden unter dashboard.db0hob.charly14.de visualisiert und zeigen neben der Temperatur des Geräts auch die Auslastung durch die verschiedenen Betriebsmodi. Dabei wird auch ersichtlich, welchen Anteil Aktivierungen aus dem Netz haben und wie oft der Repeater lokal aktiviert wird. Das übliche Pi-Star Dashboard ist unter pi-star.db0hob.charly14.de erreichbar.

Das DB0HOB Dashboard

Das Gerät läuft nun seit ca. 3 Monaten problemlos. Den Statistiken zufolge werden vor allem YSF und DMR ausgiebig genutzt. Die Empfindlichkeit ist zufriedenstellend, soll aber noch durch den Einbau eines Bandpassfilters im Rx Zweig verbessert werden.
In Summe belaufen sich die Anschaffungskosten für das Gerät auf ca. 230 Eur (ca. 100 Euro für die Funkgeräte, 100 Euro für Raspi und MMDVM Platine, 30 Euro für Kleinteile).

Bei weiteren Fragen zum Aufbau des Geräts, den verwendeten Teilen, den 3D-Druck Teilen und der Konfiguration des Raspberrys stehe ich gerne zur Verfügung.
Danke an alle, die mir mit Rat und Tat zur Seite standen!

73,
Chris DL1COM