Радиоэфир

Интересно, что как можно видеть на панораме, таких сигналов в эфире реально очень много:

FM-радио

Настраиваем SoftRock Ensemble II RX и HDSDR v.2.70 на частоту 11875 kHz:

Для нас в авиадиапазоне интересен цифровой протокол ACARS (Aircraft Communications Addressing and Reporting System). Его сигналы передаются на частотах 131.525 и 131.725МГц (европейский стандарт, частоты разных регионов могут отличаться). Это цифровые посылки с битрейтом 2400 или 1200bps, с помощью такой системы пилоты могут обмениваться сообщениями с диспетчером. Для декодирования в MultiPSK нужно настроиться на сигнал в режиме АМ (нужен SDR-приемник, т.к. ширина полосы сигнала более 5КГц) и перенаправить звук с помощью Virtual Audio Card.

Сигнал достаточно сильный, и по отзывам, принимается даже в Австралии. Декодировать его можно в MultiPSK, если выставить параметры, как показано на скриншоте.

Результат декодирования показан на скриншоте.

В первой части были описаны некоторые сигналы, которые можно принять на длинных и коротких волнах. Не менее интересным является диапазон УКВ, на котором тоже можно найти кое-что интересное.

Эта картинка была принята прямо во время написания текста. Видно кстати, что вертикальные линии съехали — протокол аналоговый, и точность синхронизации здесь критична, даже небольшие задержки при передаче звука онлайн вызывают сдвиг изображения. При использовании “настоящего” приемника такого эффекта не будет.

ADSB

Принять сигналы FLEX и POCSAG можно с помощью HDSDR и Virtual Audio Cable, для декодирования используется программа PDW. Написана она была аж в 2004 году, и интерфейс имеет соответствующий, но как ни странно, до сих пор вполне работает.

Регулированием международного радиовещания на КВ занимается неправительственная некоммерческая ассоциация HFCC. Дважды в год на конференциях HFCC утверждается распределение частот и времени вещания. Базы данных доступны к скачиванию с сайта. К действующей базе данных есть интерактивный доступ. С 31.03.2019 наступил летний сезон A19. Зимний сезон B19 начнётся 27.10.2019 и будет продолжаться до 29.03.2020.

Разумеется, не все из них возможно, принадлежат именно STANAG — на похожих принципах существуют и другие протоколы. Для примера, можно привести разбор сигнала Thales HF Modem.

Приём сигналов вещательных радиостанций называется DXing. Суть явления: радиослушатель посылает на радиостанцию рапорт о принятой передаче, а администрация радиостанции в ответ высылает карточку-квитанцию (QSL) в подтверждение приёма радиослушателем сигнала этой радиостанции. Пример QSL-карточки можно посмотреть здесь.

Сигнал спутников довольно-таки громкий, и слышен практически на любую антенну и на любой приемник. Но чтобы принять картинку в хорошем качестве, все же желательна специальная антенна и хороший обзор горизонта. Желающие могут посмотреть англоязычный туториал в youtube или почитать подробное описание. Лично у меня так и не хватило терпения довести дело до конца, но другим возможно, повезет больше.

Популярной в европейской части и удобной для приема является уже упомянутая немецкая станция DWD (Deutche Wetterdienst), передающая сообщения на частотах 3855, 7880 и 13882КГц. Другая организация, факсы которой несложно принять — британская Joint Operational Meteorology and Oceanography Centre, они передают сигналы на частотах 2618, 4610, 6834, 8040, 11086, 12390 и 18261КГц.

Заключение

Также существует декодер multimon-ng, работающий под Linux, его исходники доступны на github. Про протокол передачи POCSAG также была отдельная статья, желающие могут ознакомиться с ней более подробно.

В Перми выбор радиопрограмм для прослушивания в диапазоне КВ небогатый. В светлое время суток на всех вещательных диапазонах коротких волн можно принять не более двух-трёх, а в тёмное – десяток радиостанций летом или пару десятков зимой.

Как и в случае с другими рассмотренными сигналами, для реального приема и передачи используются специализированные устройства. К примеру для показанного на фото модема NSGDatacom 4539 заявлена скорость от 75 до 9600bps при полосе сигнала 3КГц.

Редакции вещания рассматривают рапорты как важный элемент обратной связи. Например, несколько лет назад из интервью с редактором русской службы вещания Международного радио Тайваня я узнал, что первые две недели вещания на русском языке у них было ощущение «общения в пустоту», пока они не получили рапорт от радиолюбителя из России. С тех пор редакция русского вещания RTI старается высылать QSL каждому написавшему.

Работает ли еще пейджинговая связь для корпоративных клиентов в России, мне неизвестно, в Европе же она вполне функционирует, ею пользуются пожарные, полиция и разные службы.

Чтобы принять сигналы HF Fax, нужно использовать режим приемника USB, для декодирования можно использовать MultiPSK. Результат приема через websdr-приемник показан на рисунке:

TETRA

Это зачастую дешевые китайские девайсы с простейшей модуляцией. Там нет никакого шифрования, и используется простой бинарный код (OOK — on-off keying). Декодированию таких сигналов было рассмотрено в отдельной статье. Мы же можем воспользоваться готовым декодером rtl_433, скачать который можно отсюда.

Массовое радиолюбительское движение в нашей стране началось со сборки простейших радиоприёмников для прослушивания передач вещательных радиостанций. Впервые конструкция детекторного приёмника была опубликована в журнале «Радиолюбитель», №7, 1924 г. Массовое радиовещание в СССР началось в 1922 году на «волне три тысячи метров» (частота 100 kHz, диапазон ДВ) передатчиком мощностью 12 kW радиостанции им. Коминтерна (позывной RDW). Постепенно радиовещанием охватывается диапазон СВ, а затем в конце 20-х начале 30-х начинает развиваться вещание на КВ, в том числе и на иностранных языках (иновещание).

Иновещание на КВ достигло своего расцвета во времена «холодной войны» как один из эффективных инструментов идеологической борьбы и пропаганды. После падения «железного занавеса» русскоязычное вещание на КВ большей частью имеет новостной, культурный и проповеднический характер.

Скорость в 9600 конечно, не очень внушает, но учитывая что сигналы можно передавать даже из джунглей или из корабля в океане, причем ничего не платя за траффик оператору связи, это не так уж плохо.

Приём передач вещательных радиостанций был и остаётся важным направлением радиолюбительского движения. В современном мире иновещание на КВ служит не столько идеологии, сколько целям диалога культур.

К сожалению (законы физики не обманешь, да и Земля-таки круглая хотя не все в это верят), принять сигнал спутника можно только тогда, когда он пролетает над нами, и не всегда эти пролеты имеют удобное время и угол над горизонтом. Раньше чтобы узнать дату и время ближайшего полета требовалось ставить программу Orbitron (программа-долгожитель, существующая аж с 2001 года), сейчас это проще сделать онлайн по ссылкам https://www.n2yo.com/passes/?s=25338, https://www.n2yo.com/passes/?s=28654 и https://www.n2yo.com/passes/?s=33591 соответственно.

Еще один legacy-сигнал примерно с почти такой же давней историей. В этом сигнале изображение передается в аналоговом виде со скоростью 120 линий в минуту (бывают и другие значения, например 60 или 240 LPM), для кодирования яркости используется частотная модуляция — яркость каждой точки изображения пропорциональна изменению частоты. Такая простая схема позволяла передавать изображения еще в те времена, когда про “цифровые сигналы” мало кто слышал.

Сигналы точного времени

Запустив программу, можно увидеть различные устройства, и (при наличии рядом автостоянки) узнать например давление в шинах соседского автомобиля. Практического смысла в этом немного, но с чисто математической точки зрения, вполне интересно — протоколы этих сигналов просты для декодирования.

Для приёма я использую достаточно «бюджетное» оборудование:

Посмотрим кстати, внимательнее на панораму выше. Слева мы видим… правильно, старую добрую азбуку Морзе. Итак, переходим к следующему сигналу.

Увлечение приёмом передач вещательных станций не требует серьёзных финансовых вложений, получения лицензий и подтверждения квалификации.

Еще выше по частоте, на 433МГц, находится целое множество различных устройств — беспроводные выключатели и розетки, дверные звонки, датчики давления шин автомобилей и пр.

Разумеется, как и в случае с метеотелетайпом, на судах никто не декодирует факсы с помощью компьютера — существуют специализированные приемники (пример картинки из начала статьи), которые делают всю работу автоматически.

Брелки/беспроводные выключатели

Да кстати, покупающим такие беспроводные выключатели следует иметь в виду, что они никак не защищены, и теоретически ваш хакер-сосед при наличии HackRF или аналогичного устройства может злостно выключить вам свет в туалете в самый неподходящий момент или сделать что-то аналогичное. Лично я не заморачиваюсь, но если вопрос безопасности актуален, можно использовать более серьезные и дорогие устройства с полноценными ключами и аутентификацией (Z-Wave, Philips Hue и пр).

1. Вещательный радиоприёмник Tecsun PL-380.
2. Связной радиоприёмник SoftRock Ensemble II RX и HDSDR v.2.70

На частоте 8423КГц мы слышим именно его. Искусство слухового приема азбуки Морзе сейчас практически утрачено, поэтому мы воспользуемся MultiPSK (впрочем, декодирует она так себе, программа CW Skimmer справляется гораздо лучше).

Автор публикации не является энтузиастом DXing, но активно поддерживает всё, что сближает людей и способствует диалогу между ними.

Принимаемая картинка может выглядеть примерно так (фото с сайта radioscanner):

В общем, даже при наличии спутниковой связи и Интернета, передача данных таким способом до сих пор остается простым, надежным и дешевым средством. Хотя конечно, можно предположить что когда-то и эти системы уйдут в историю и будут заменены полностью цифровыми сервисами. Так что желающим принять подобный сигнал не стоит очень уж затягивать.

130-140КГц — телеметрия электросетей

Декодер TETRA для Linux существовал довольно давно, но его настройка была далеко нетривиальной, и примерно год назад российский программист создал плагин для приема TETRA для SDR#. Теперь эта задача решается почти буквально в два клика, программа позволяет выводить информацию о системе, прослушивать голосовые сообщения, собирать статистику и пр.

На фотографии выше Tecsun PL-380 настроен на частоту 11875 kHz (диапазон 25 м). Вещание ведётся на русском языке. Тема передачи: китайская культура. Из БД HFCC в текстовом формате узнаём, что это Международное радио Китая, передатчик находится в Урумчи, мощность передатчика 500 kW, антенна излучает по азимуту 308 градусов.

Как можно видеть, передается повторяющийся текст DE SVO, если верить сайту radioscanner, станция расположена в Греции.

Итак, приступим. Как и в первой части, сигналы будем рассматривать по возрастанию частоты.

TETRA (Terrestrial Trunked Radio) — это профессиональная система корпоративной радиосвязи с достаточно большими возможностями (групповые вызовы, шифрование, объединение нескольких сетей и пр). И ее сигналы, если они не зашифрованы, также можно принимать с помощью компьютера и SDR-приемника.

Вроде бы аналогичный код использовался и на перфолентах, ну а телетайпы погоды рассылаются где-то с 60х годов, и как можно видеть, работают до сих пор. Разумеется, на реальном корабле сигнал не декодируется с помощью компьютера — существуют специальные приемники, которые записывают сигнал и выводят его на экран.

Пейджинговые сообщения FLEX/POCSAG

Плагин реализует не все возможности стандарта, но основные функции более-менее работают.

По кнопке FreqMgr входим в Диспетчер частот и находим радиостанцию в БД EiBi:

Разумеется, таких сигналов уже мало, но они еще есть. Как пример, можно привести давно работающую станцию на 4331КГц, передающую повторяющиеся сигналы “VVV DE E4X4XZ”. Как подсказывает Гугл, станция принадлежит израильским ВМС. Передается ли на этой частоте что-то еще? Ответ неизвестен, желающие могут послушать и проверить самостоятельно.

Само FM-радио вряд ли кого-то удивит, нас же в нем будет интересовать RDS. Наличие RDS (Radio Data System) обеспечивает передачу цифровых данных “внутри” FM-сигнала. Спектр сигнала FM-станции после демодуляции выглядит так:

Послушав переговоры авиаторов, можно забраться еще выше — в космос. В котором для нас интересны метеоспутники NOAA 15, NOAA 18 и NOAA 19, передающие изображения поверхности Земли на частотах 137.620, 137.9125 и 137.100МГц. Декодировать сигнал можно с помощью программы WXtoImg.

Правка: как подсказали в комментариях, с помощью факсов передаются не только метеосводки, но и даже газеты. Частоты и расписание передачи разных стран и регионов можно найти в pdf.

Код Морзе (CW)

Рассмотрим теперь более современный стандарт передачи данных на коротких волнах — модем Stanag 4285. Этот формат разрабатывался для NATO, и существует в различных вариантах. В основе лежит фазовая модуляция, параметры сигнала могут варьироваться, как можно видеть из таблицы, скорость может составлять от 75 до 2400бит/с. Это может показаться немного, но учитывая среду передачи — короткие волны, с их замираниями и помехами, это вполне хороший результат.

На выходе мы получим пакеты данных, их структура разумеется, неизвестна, желающие могут поэкспериментировать и заняться анализом на досуге. Технически, сам сигнал очень прост, метод называется FSK (Frequency Shift Keying) и заключается в формировании битовой последовательности путем смены частоты передачи. Тот же сигнал, в виде спектра — биты можно посчитать даже вручную.

По заявлению HFCC их база содержит данные о 85% международного вещания на КВ, а в неохваченные 15% входит локальное вещание в странах Африки и Латинской Америки, которому не требуется международное регулирование. Это не всегда устраивает энтузиастов радиоприёма, и они выпускают свои, дополненные, базы данных. База данных EiBi – одна из них.

Как можно видеть, даже с приемником за 30$ можно найти в эфире много чего интересного. Уверен, перечислено здесь далеко не все, и что-то я наверно пропустил или не знаю. Желающие могут попробовать самостоятельно — это хороший способ разобраться с принципом работы той или иной системы получше.

Все из них рассмотреть разумеется, нереально, попробуем выбрать самые интересные, те которые можно принять и декодировать самостоятельно с помощью компьютера. Для приема сигналов мы воспользуемся голландским онлайн-приемником WebSDR, декодером MultiPSK и программой Virtual Audio Cable.

Для удобства рассмотрения будем приводить сигналы по возрастанию частоты. Вещательные станции я рассматривать не буду, это скучно и банально, послушать Радио Китая в АМ желающие могут и самостоятельно. А мы перейдем к более интересным сигналам.

Принцип кодирования телетайпа такой же, FSK, интерес тут представляет кодирование текста. Оно 5-битное, с помощью кода Бодо, и имеет практически 100-летнюю историю.

«Порог вхождения» в DXing невысок: достаточно иметь вещательный приёмник. Энтузиасты общаются на форумах и конференциях, где обмениваются информацией о принятых радиостанциях, адресами QSL-бюро, анонсами вещания. Также энтузиастами регулярно выпускаются тематические справочники и бюллетени. В качестве примера DX-клуба можно привести Новосибирский DX сайт.

На этих частотах, если верить сайту radioscanner, передаются сигналы управления электросетями Германии.

Источники:

https://maximum.ru/&rut=31b0e2ca00aacf73e9ab5b460ee09f1a66dcf14e757f5132ca6edcee9b1a1f60
https://habr.com/ru/articles/452496/&rut=12a0543f5f5d450afa00cec5f5026cfd3ef426c709b099fde7b41595036f4fee
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%89%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5&rut=d8974a1dd68dd7ca786c082a981d768d6a2198df74356d5bc445eb1983570a96
https://radioefir.com/&rut=dda6be0cdfff8f2774bd444f04db6ac4eb43b4fd23e6a2311dc345196af4578b
https://habr.com/ru/articles/450578/&rut=e5d61c8e8679f62d5356bb009f453599023230f440bf17d237be1642177f9806
https://m.youtube.com/watch?v=MTVyLFuKctM&rut=3324f10138a7aa80661cf1b0ba5745c2a3b9d71612c932d466fb1f80bdb43610
https://radioefir.com/russia/&rut=0c74271a8f01d7fc56012c0ef099fa6b8f8be4264afeb56d392b27a1760621da
https://rutube.ru/feeds/radio/radiobroadcast/&rut=91bd6335fd76ce51d3356cca68e573a28dc33598b8e44c58e8259503491fb096
https://habr.com/ru/articles/450534/&rut=832a0d533ac3074c32f48eedebe092f432f93007c9d58503231eb9175c2a3cb8