數碼通訊 n 部曲之一,基建篇

 

cover_chart

三大業餘數碼網絡的應用數量分佈 Pie-Chart

 

醞釀以久的數碼通訊系列文章終成文。不過進度是大落後的,所以也不賣關子了。將跟著後幾篇的文章主旨也一併列出,好讓看倌知曉大綱。

首部曲,是淺談以 DMR 制式為主軸設立的業餘數碼網絡基建。

二部曲是一些 Hot spot 用法的經驗談,配以 open source 軟件 pi-star 功能提升之餘,也可和原裝軟件 say bye bye 了。

三部曲是自製 Hot spot 的介紹,百多元就可配備沒有不試的道理。

後文 running change

 

前言

本文內容始於買了 Hot spot DV4mini 之後的年多斷續測試,與觀摩外國同好網絡架構之分野。

過去一年外國同好在發展、架設無線數碼通訊網絡速度之快,跟進得很吃力。時常出現未寫完,已過時的情況。但遲有遲好,近月是適當的切入點。

因實驗有一點突破,open source 軟件也開始成熟易用。人也折騰了八個多月,現在不寫出來,其他 project 塞在後面有排出唔到世。

這是系列文章之首,淺談業餘無線數碼通訊網絡的架構。

 

一點歷史

過往業餘數碼通訊的建設,山頭林立,主要是廠商主導。Ham 界也沒有共識,你做你既,我做我的。日系的 D-Star 起步於 2000 年。Icom 花了不少資源在歐美推廣,但所謂建設,不外也是起一些 D-Star 中繼罷了。

網上資料顯示,截至 2015 年,世界各地活躍的 D-star 用者約 37000+ 人,中繼台約1125 台。
 
以十餘年的發展結果,用者數字是偏低的,市場佔有率不足,也侷限了發展。發展指硬件配套外,也包括 3rd party 的軟,硬件。並以此去擴闊數碼機的玩法。

 

D-Rats

Ham 界其實為 D-Star 寫了不少好軟件,這個 D-RATSftptext messaging,免費又不錯。

其他的方案,Yaesu wire-xEcholinkVoIP solution,屬否數碼通訊一員。我持開放的態度,中間條路經 internet ,納為數碼通訊範圍無妨。

當然,如認為數碼通訊定義就是語音經過 AD 變為數碼訊號經電波傳送出去,我也專重你的堅持。

至今,以上兩種也己融為一體,互補不足。

 

 

DMR為主軸的業餘無線數碼通訊網絡

近年,DMR 被廣泛用於業餘無線電通訊中。這是國產 DMR 價廉機種所賜。在功能與價格之間選擇,Ham 界明顯選擇了後者。

DMR 是商業機種,一些商業化功能,Ham 也用不著。

第三方 firmware 的出現,也令國內廠商 TYT 系列機種成了 Ham界的寵兒。 

平價 DMR 機不足之處,就靠第三方 firmware 彌補彷彿成了共識。

 

DMR_rate
這是近年的 DMR 機的趨勢圖,,截至今年七月中,登記了 DMR CCS7  ID 的已突破了 65k ,這是好事,但也令 user Database 超過大限 >65k,導致一款 3rd party 軟件將 DB 上載到 md-380 失敗。

好似還在解決中。

 

 

三分天下

現在以 DMR 制式為主軸的業餘無線數碼通訊網絡有三,分別是 DMR-MARCDMR+BrandMeister

DMR-MARC

 

DMR-MARC

這是 Motorola 設立的 DMR 中繼架構,現時 DMR 機的 CCS7 ID 分配也由他們處理。但其實到其他網站登記也可,如 https://register.ham-digital.org/

這個架構下,各中繼以 C-bridge 聯網。

c-bridge-1

Courtesy of http://www.lrcwireless.com/

 

DMR-Network2

Courtesy of http://www.miklor.com/DMR/DMR-Network.php

特點

不支援自製 open sourcehot spot 和中繼方案
只能以 Talk Group (TG) 形式通訊
必需配合中繼設置相關的 timeslotcolor code

整個方案明顯是商業 solution。以業餘無線電用家的角度來說:齋用不許問。固步自封,不能配合時代發展。

當然,賣點是 Motorola 系統的穩定可靠。

 

DMR+

dmrpluslogo

DMR+ 架構主要以 Hytera 器材為主軸,並接通 Motorola 兩者通訊協議不同的中繼台。她在歐洲起步,並在和 DMR-MARC 合作下登陸美國。

然而,年初網上見到 Motorola 興訟 Hytera 侵犯其 DMR 專利的消息,這會否影響兩者的合作我相信過多一排就知。

據悉歐洲的 DMR+ 架構開發有受 Hytera 的資助。

特點

支援 hot spot 等自製方案
支援 Talk GroupReflector 形式通訊

我認為,DMR-MARC 靠其接上 hot spot 方案,DMR+ 則椅杖對方登陸美國。兩者關係是互補不足謀共生。

在我的測試過程中,年頭曾短暫見過一自稱本地 Hong KongDMR+ server 出現在 server list 上。但很快就不見種蹤影,可惜。

 

BrandMeister (德文。英文是 Brand Master)

 

dmr_brandmeister       bm2

左是歐洲原裝 logo,右是美國流行的。我徧愛前者

 

搜查 BM 資料時,大家記著用回德文串法 ,否則很難找到有用的資訊。

有別前兩者,這是 Ham 界自行組建的 decentralized,以 mesh technology 聯系的網絡。這是我過往講到氣咳的 – Amateur radio network,一定應以 Mesh networkskeleton

在這個架構下,各 server 也是平等的一員,大家也是鑼絲釘。你出問題了我 takeover  你的工作,反之亦然。

特點

兼容 MotorolaHytera 中繼協議
支援 Talk GroupReflector 形式通訊
支援 APRS 短訊收發
支援 APRS 地理位置
支援自製的中繼,hot spot方案。
hoseline 網站監聽各 TG
設網站支援用家設定
支援以訊息遙控 IO

 

pie_chart

這是近月的三個系統中繼分佈的 pie chart。近大半年,不少中繼轉會到 BM。我斷言,BM 將是業餘數碼聯網的成大業者。

 

 

Talk Group (TG) vs Reflector (Ref)

初學者經常混淆兩者,我到而家都係。所以在對講機 contact list 時,兩者 numberTGRef 開頭區分。

先講 Reflector,這較易分辦。
 
這是 virtual channel。編號由 4000-4999。他們會 LINK 到不同的 TG

完整列表請參考這裡。http://www.bm-dmr.uk/dashboard/refdb.pdf

留意,4999extended routing。用法是在 BMselfcare service 將之 hard code 到一個 TG 上。

5000 是語音回報現在接駁狀況,4000 Private call是終斷已接通的 Reflector4000 Group call 是終斷已接通的ReflectorTG

BM UK network 14.05.16a

基本的用法如上圖。這些用法會在下篇作簡單 demo。

Courtesy of http://www.gb7rr.co.uk/talkgroups.html

 

三系統的 TG 建構大同小異。其中以美國的 TG 設置最完善。大家請網上 search  一份 U.S. BrandMeister Server User Guide 就知什麼是完善規劃了。

而在沒有 BM 聯網的中繼下,我們可以 Hotspot 接通 BM 聯網,重要參數是 TG 設為 9TS 設為 2

 

盡管三個陣營壁壘分明,但部份大 TG 是有聯網的。

tgto3

Courtesy of http://www.katyars.com

DMR 為主軸的架構下,D-starFusion 只是陪襯角色。然而,多制式的 hot spot 方案出現後,繼而衍生多制式的中繼方案如 MMDVM,雖未係主角,但仍可穩守一席。

畢竟,Ham 機設計顧及同好所需,是 DMR 機所缺乏的。

我想到的反而是:KenwoodD-star 進軍數碼業餘通訊領域。生意一定有的,但好買也應稱不上。原因 D-star 世界市場佔有率已不及後來的 DMRDMR 制式 Kenwood 早有商業機款。

她會否把心一橫,首推出 Ham 界用 DMR 機款。做生意就是回應  market 所需,不會孤芳自賞死攬 D-Star 吧。這要拭目以待。

 

 

如何走進 BM 的網絡裡

BM 為聯網中介,購入一台 DMR 後,我們需怎樣做。

第一步是以你的業餘電台呼號去登記一個 CCS7 ID。請參看舊文。

下一步我們到以下網站註冊開戶。

https://www.dstar.su/selfcare/

新戶口應是人手處理,需等上數天。然後登入,一些用不著的功能永遠是畫面畫圓圈的。

selfcare_loop

 

我們選 HAM DMR,然後輸入閣下的資料,TYT 系列的選 Chinese Radio

selfcare_rtype

國內的 TYT DMR 機因被發現可灌入 3rd party FW 而大賣,實屬無心插柳柳成蔭。也因此被稱為 Chinese Radio。我係第一大廠 Hytera 定嘔血。

 

selfcare_ssid

 

Selfcare 網站的作用,是將註冊了的機款,不外 MotorolaHyteraTYT protocol 翻譯成 BM 通用的語法。並按你的設定授與該機相應的 APRS SSID

最後一步是到 BM dashboard 網站登記開戶。

https://brandmeister.network/

近日,加進保安功能。主要防止他人盜用賬戶,和以別人的 CCS7 ID 加入 hot spot。這個功能還在測試中,後文再述。

 

selfcare_BM

 

官方詳述功能如下:

https://wiki.brandmeister.network/index.php/AirSecurity

以上登記完成後,你的 DMR 機就 ready 上網了。後文將介紹以 Hot spot 接上各系統的玩法。

 

 

總結

DMR 為主軸的業餘無線數碼通訊網絡建設,還看 BrandMeister

本地業餘無線數碼通訊網絡,除了由模擬語音轉為數碼語音外,也己沒任何看頭了。熱鬧一過轉趨平靜是必然。

行文之時,本地的數碼語音廣播未普及便宣佈即將消亡。

新近批出的 HKTV 流動數碼廣播更是怪胎。既不能入屋,要在電話,Tablet 加裝特定接收 Dongle 才可睇到。你會用嗎?

見識以上混賬事後,我們 ham radio 的數碼網絡基建更應珍惜,要完善規劃,免落得重滔覆轍之境地。

系列文章以二,是我們如何以 hot spot 接上數碼網絡,遊走世界。

如認為遊走世界是太遙遠,ok。香港山多,有中繼也不能上水 talk 到小西灣吧。這時用 hot spotTG 就行了。

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先導文章– 2017/18 年手作仔準備功夫

 

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儲齊貨就要開工,未來一年的硬件文章就靠佢地

前言

如一切正常,未來一年多的文章有不少硬件需自行組裝。過往這些文章都是自我表演居多,但日子一久,或多或少也會有一兩個同好跟著來做。而大家背景,訓練未必一樣可能導致我得你唔得,或效果不一的情況出現。

而這個 blog 開檔以來也未講過手作仔的準備,工具,零件搜集的途徑與陷阱。所以本文一次過講哂。功力要自己練,但少行寃枉路,工具,零件選擇正確,失敗率可大為降低。

 

工具

不外辣雞,剪鉗,長咀鉗,tweezers,溶膠槍,吸錫泵,吸錫帶等。

相對的耗材則是錫線,溶膠條,助銲劑如松香,清潔劑等。

首先我信奉的是庖丁解牛的十九年未更刀。工具選好的,好並不等於貴,需然好多時也不會平。那另一派是工具即耗材,買平的,用爛即換。

辣雞分傳統的與調(恆)温的辣雞座。一支普通的辣雞,功率 25W-30W 己很夠用。

恆温的辣雞座雖好,已出來做事的同好或一些望子成龍的家長也願意添置一台。

soldering_iron

但死穴也在這裡。沒有概念處理那種零件,PCB 時需用上那種温度。既然如此,調高是無蝕底的…

用高温銲會否整死 d 零件,而家的零件幾強頑,很難整死;但內傷係睇唔到既。這尤見於組裝電池組如 18650 等正極時,內部結構是膠和紙,高温會損壞之。

用恆温的辣雞處理零件,一般 260-330 度已 OK。組裝電池組,想耐用是還是用已打了鎳片的吧。再不用質量好的電池座(兩極是彈片而非彈弓)也可。

18650_desk

選對零件,是成功的開始。18650電池不要用彈弓座。

 

錫線,香港不實行無鉛法例。無鉛錫線處理温度較高,銲後外觀也不及普通錫線。那用回普通錫線即可。錫線選擇方面,一般家用處理電子零件,直俓 0.64mmok 了。錫線分一般的 6040 鉛 (即六四錫),和較好的 6337 鉛。我徧好後者。

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留意,這些錫線內芯已有助銲劑了。所以額外的松香膏等助銲劑是不需的,除非你整的是舊式電飯煲電熱水爐。如你是處理電子零件 only,盡快忘記額外的松香膏等東西,是學壞手勢的。

錫線在本地市場購入,不要在淘寶買。國內有完整電子垃圾回收再買產業。不少價錢平到不合理的皆是錫渣再做。但貴也不見得是正貨。

剪鉗,一把質素好的 cutter 既可剪電線,也可 cut 零件腳。消費得起德國鉗,次選日本品牌。留意,剪鉗是分種類的。

平頭的一般是水口鉗,即剪塑膠用的。再講白一點,是切模型的 cut 鉗。拿來剪電線電阻腳,得但不會命長。

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這是水口鉗,剪塑膠的,切模型就靠佢

 

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一般電子用的剪鉗背面多是微曲的

剪鉗保養,不外太粗的不要盲目拿來 cut 掉,適時加點潤滑油防,日本品牌用得敬惜十年八載無問題。德國的我用足廿年,一點蝕也沒有。

cutter1

我的德國鉗和日本鉗是高低配。粗電線,電纜用德用鉗。零件腳,幼電線則用日本鉗。

德國鉗,削鐵如泥,崩都無崩過,勁

長嘴鉗同剪鉗,不重複。

Tweezers,處理細微零件,如 SMD 必備。一直一曲,選有牌子的就 ok

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吸錫泵 ,吸錫帶

處理電子零件 only,吸錫泵的吸量無需太多。吸錫泵也不是 high-tech 的工具。日本,國產也可。

吸錫帶是透過毛細管作用,吸附溶掉的錫。理論如此,但我理解吸錫帶上是附有 chemical 去增強效果。曾貪平在淘寶購入國產的。一試便知高下,最終棄掉。在本地購入日本的即可。粗度方面,我徧好 3.5mm 。太幼,消耗得好快,又不是平一截。所以練好手勢用粗的。

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左邊是國產的,留來做反面教材。右邊是日本貨。

清潔劑

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各種 cleaner,分工不同不能亂用

 

左邊是 flux 清潔劑

中間是乾性接點清潔劑

右邊是油性接點清潔劑

油性接點清潔劑 很多人也識用,用在 volume,開關等地方。

但後兩者不少人也將乾性接點清潔劑當成萬能清潔劑。將之去除 PCB 的銲漬,唔係唔得,但需大量噴塗。就我來說,用回 flux 清潔劑去掉銲漬更實際。

熱溶膠槍&膠,德國的熱溶膠槍好正但好貴,個咀特別設計防止拉絲情況出現。用回國產算吧。熱溶膠不要在淘寶買了。曾貪平順道購入,但明顯是又微黃又暗色的回收再做貨色。本地暫未見這些劣貨,實貨購入最安心。

一些同好使用熱溶膠,喜歡大量o即出填塞。我不太同意這種作法。

另拆掉溶膠的秘技,是噴乾性接點清潔劑。理論應是冷縮熱脹。

再不塗點火酒也可。酒精有少許溶膠能力。

熱風槍

熱風槍是拆 smd 零件的幫手。但熱風槍外形像風筒,一般人尤其小孩不懂其危險性(温度瞬間可達千度)。不建議一般同好購入,真有需要的也請常鎖好,切忌在小孩面前使用。

 

零件搜集

我的中學年代,這不是問題。旺角有信和商場地庫的萬保剛,麥氏和之後進場的和興。鴨街更不再話下。時至今日,零售店有零件買的屈指可數。除了見証本地工業息微外,客觀事實是這是 SMD 表面銲接零件的時代。Product 要細,省電,入電芯 no waySMD 年代,需到零售店買零件更換,維修或改裝的需求大減。

Through hole 零件也隨之沒落,現今不少在店鋪出售的其實也是倉底貨,尤以 IC,穩壓等。自家手作仔,由 through hole 轉到 SMD 是痛苦的。

淘寶的出現,可算是近 78年來自家手作的福音。一些 module 的出現,將功能新穎的 SMD IC 變為 module,輸出到 through hole 的標準 2.54 mm pitch 針,供外接使用。

另也出現一系到的電阻,電容,LEDTR pack。簡單來說,一 pack 一系列的電阻約 10 元,本地一支則己三毫了。所以除非急用,否則近年已很少到店舖買 R L Cdiode 電晶體等。

那淘寶是否徹底解決零件搜集的問題。以我來說,非也。原因也是質量問題。外行不易發現,但做過下電子應有所鈍悟。

就以那些 module 跟機送的 pin header (金手指)為例,起初覺得金色有問題(鍍金含量不足)。手痕揾舊磁鐵試下,竟然磁得起…,即含鐵量很高。

pinheader2

這是震撼場面…

本地店舖買到的 pin header 質量仍有保証,是磁不起的,即含銅量較高。希望將來都係。

pinheader1

本地貨色是磁不起的。本地商店要生存,保持質量是最重要的。

那些磁得起的 pin header,收到後基本上就扔掉。

可幸,pin header 的另一邊 connector 則沒有這個問題。估計是 size 與外型太細用鐵做不來。

另一些 module,是抄自外國同類的。不知是成本問題,還是生產工藝問題,出來的外觀是殘殘舊舊的。這個只能碰壁之後貨比三家。

我也試過賣方沒有 technical background,發出的東西跟其規格有所出入,試了幾天才自行發現問題所在。

除淘寶外,如要質量有保証但店舖又沒有出售的,可到網上電子零件商店尋找。

網上電子零件商店,不外,RS componentElement14DigikeyMouser

四間我都幫襯過。前兩者本地有 office,會 kept stock。後兩間美國直送,單價約三百多元免運費。

 

MCU 應用與測試

328

市面普及的 Arduino 多是以 Atmel Atmega328 為了核心。以前我多是用 328 並直接將 Hex 下載。但近年,ArduinoMCU 及周邊的 circuit module 比一枚 328 還平。不得實際地改用 Arduino module;除非 footprint 所限放不下。

不論以 MCUArduino 為主的線路,組裝前多需測試一下。這時麵包板就可大派用場。

 

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上圖是原裝,本地購入貨。下圖是淘寶貨。外形一樣,分別在於內涵。原裝的插入零件力度適中就 ok,淘寶貨色則需頗大力。遇著幼身零件腳,還需用長咀鉗幫忙。

這是價錢 5:1 的差別。

測試完後製作成品,除非自行繪製 pcb,否則萬用板是不二之選。留意萬用板分單雙面的,除非真有需要或經驗足夠,否則不要用雙面的。原因也很簡單,雙面的零件孔是鍍通的,銲錫會漏到另一面。

有空位讓你吸掉多餘的錫珠還好,零件緊密的真係幾棘手。

 

總結

寫到這裡,一般要用到的工具,注意的東西都簡述了。如何熟練使用這些工具,還需實戰中去鍛練。未來陸續介紹的硬件製作應滿足到你。

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