Signalskitchen's Blog

HF, VHF, UHF: Monitoring, DXing, SWL, Signal-Analyse & SDR

Archiv für Januar, 2010

Die (weitgehend) unbekannte Signalwelt: Militärische UHF-Satelliten (Teil 1)

Die NATO und verschiedene Mitgliedsländer, so u.a. die USA, England, Italien, Deutschland u.s.w. unterhalten ein weltweites Satellitennetz von geostationären Satelliten, die im P-Band arbeiten. Up- und Downlink-Frequenzen der Transponder liegen in den Bereichen 243-279 MHz und 292-318 MHz. Der Sprechfunkverkehr findet in FM-N statt. Die Satelliten dienen als Kommandosatelliten, mittels derer taktische Informationen in unterschiedlichen Modi (Daten, Voice oder beides) zwischen militärischen Bodenstationen, Flugzeugen, Schiffen und mobilen Landeinheiten übertragen werden. Richtig interessant ist die Tatsache, dass man die Satelliten (unter anderem auch durch die Wahl des UHF-Frequenzbandes) ohne besondere Richtantennen „arbeiten“ kann. D.h. es werden keine speziellen Antennenkonstruktionen benötigt. Dadurch vermeidet man, dass z.B. Soldaten komplizierte Technik mit sich führen müssen, in der sie dann auch eine spezielle Schulung benötigen. Zudem sind die Ausrüstungen handlicher als sonst in der Satellitentechnik durchaus übliche Parabolantennen.

Welche Satelliten sind für uns interessant, wo und wie finden wir diese am Himmel?

Betrachten wir zunächst die geostationären (GEO) UHF-Satelliten. Dabei handelt es sich um künstliche Erdtrabanten, die sich in einer Umlaufbahn um die Erde befinden, die synchron zu der der Erdrotation ist. Diese UHF-Satelliten sind in 35.786 km Entfernung zur Erdoberfläche, über dem Äquator, zu finden. Da die Satelliten an einem Ort verharren, ist ganztägiges Senden und Empfangen möglich. Geostationäre Satelliten decken stets das gleiche Gebiet der Erde ab, entsprechende Feldstärkekarten machen die sog. Ausleuchtzone deutlich (siehe Bild: Ausleuchtzone in rot). Zum Empfang entsprechender Signale ist im Freien ein Handscanner mit einer ¼ Lambda Teleskopantenne ausreichend, wobei die Antenne in einer 45° Stellung geneigt sein sollte. Wer mehr zu Satelliten-Orbits wissen will, findet hier reichlich Informationen.

Ein bunter Strauß

Folgende UHF-Militär-Satelliten sind in einer geostationären Umlaufbahn (Quelle: Satellitenwelt):

Position Satelliten im GEO
52,5° West DSCS 3-F14 (USA 170) (AOR-W)
39,0° West MILSTAR 1-F1 (USA 99) (11° Inkliniert)
38,6° West DSP F16 (USA 75)
37,0° West ComSatBw 2 (Starttermin 03/2010)
34,2° West Marisat 2
33,8° West Skynet 4F
~ 25,0° West UFO F8 (USA 104) (Bandplan: Quebec) (AOR-W)
23,2° West UFO F7 (USA 127) (Bandplan: Papa) (AOR-W)  (8° Inkliniert)
17,7° West Skynet 5C
15,3° West FltSatCom 8 (USA 46) (Bandplan: Bravo) (AOR-W) (19° Inkliniert)
12,0° West DSCS  3-F12 (USA 153) (AOR-E)
10,0° West SDS 3-F2 (USA 155)
01,1° West Skynet 5A
06,4° Ost Skynet 4C (inaktiv ?) (12° Inkliniert)
07,7° Ost DSP F23 (USA 197)
11,8° Ost SICRAL 1B
16,2° Ost SICRAL 1
29,1° Ost UFO F2 (USA 95) (Bandplan: Oscar) (IOR) (15° Inkliniert)
30,0° Ost MILSTAR 2-F3 (USA 164)
35,0° Ost NATO 4B (17° Inkliniert)
35,7° Ost Skynet 4E (12° Inkliniert)
44,5° Ost Raduga 1-5
52,7° Ost Skynet 5B
59,9° Ost DSCS 3-F13 (USA 167) (IOR)
63,0° Ost ComSatBw 1
69,3° Ost DSP F21 (USA 159)
70,2° Ost Raduga 1M-1
71,3° Ost UFO F11 (USA 174) (Bandplan: November oder Quebec) (IOR)
72,7° Ost UFO F10 (USA 146) (Bandplan: November oder Quebec) (IOR)

Nun gilt es noch zu klären, wie die Satelliten vom eigenen Standort richtig anzupeilen sind? Was bedeutet die Positionsangabe z.B. 16,2° des SICRAL 1-Satelliten nun konkret? Zunächst hilft folgende Karte, die ein grobes Raster zeigt, wie die Gradeinteilung zu verstehen ist.

Ausgehend davon, dass die Satelliten parallel zum Äquator (0-Grad auf der Y-Achse) stehen, ist das Grad-Raster flach auf die Erde projiziert. Der von Norden nach Süden laufende Meridian bildet die 0-Grad-Linie (X-Achse). Westlich und östlich davon werden die Gradeinteilungen vom Meridian ausgehend gezählt. Die Karte gibt einen ersten Anhalt, wo sich der Satellit in etwas befinden muss – nicht weit entfernt vom TV-Satelliten-Verbund ASTRA.

Peilung ist alles

Eine sehr praktische Hilfe, um die Peilrichtung von seinem QTH aus zu bestimmen ist die Website Dish Pointer. Dort gibt man einfach den eigenen Standort in Google Maps ein, wählt den entsprechend anzupeilende Satelliten aus und schon wird die Richtung angezeigt. Eine grüne Linien zeigt dabei an, dass der Satellit vom Standort empfangbar ist, rot zeigt das Gegenteil an. Ein weiteres Tool zur Visualiserung und geografischen lokalisation findet man hier. Die Website stellt ebenfalls die Satelliten und ihren Standort über Grund dar (siehe folgendes Bild: Am Beispiel des Sicral 1B-Satelliten).

Nun hat man die Himmelsrichtung bestimmt, was jetzt noch für die Ausrichtung der Antenne fehlt ist der sogenannte Erhebungswinkel, auch Elevation genannt. Dieser ist bei den UHF-Satelliten von Deutschland aus bei ca.  45° – daher sollte die Antenne auch entsprechend in diese Winkel in den Himmel gerichtet werden.

Sehen und verstehen

Zunächst muss man wissen, dass die Satelliten aus taktischen Gründen immer aktiv sind, auch wenn keine Informationen übertragen werden. Diese Tatsache kommt dem Monitoring sehr entgegen, da dadurch das Erkennen der Satelliten vereinfacht wird – z.B. in der Darstellung mittels Frequenzspektrum wir ein charakteristischer Rauchsteppich mit Einzelsignalen erkennbar. Im SSB-Mode ist die akustische Identifizierung am einfachsten möglich. Die meisten Satelliten-Lineartransponder arbeiten mit einer Bandbreite von 5 kHz oder 25 kHz.

Ein Frage der Zeit

Gerade beim Satelliten-Funkverkehr wird die Latenzzeit der Signale erkennbar. Denn ein Radiosignal, das von einem geostationäreren Satellit weitergeleitet wird, unterliegt einer zeitlichen Verzögerung (Latenzzeit), die ungefähr 0,25 Sekunden pro Richtung unterliegt. Aufgrund der Entfernung von 2 x  ca. 36.000 Kilometer vergehen, auf Grund der Lichtgeschwindigkeit der Signale, mindestens 0,5 Sekunden, ehe das von der Erde gesendete Signal beim Gesprächspartner ankommt. Bei digitaler Übertragung vergrößert der Einsatz von Datenkompression, Verschlüsselung oder Datenkodierungen die Verzögerungszeiten oft noch zusätzlich.

Wird fortgesetzt…

73, Alexander

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Start Artikel-Serie: Die (weitgehend) unbekannte Signalwelt

Nicht nur Signale, die auf den Kurzwellenbändern ihren Weg suchen, sind einen näheren Blick wert, nein auch jenseits der HF-Bänder gibt es spannende Möglichkeiten sich auf die „Jagd“ zu machen. In einer kleinen Artikel-Serie möchte ich mich in der kommenden Zeit besonders der Funkwelt, die sich größtenteils außerhalb der Erdatmosphäre abspielt widmen. Warum wird sich so mancher nun Fragen. Eine Antwort ist so einfach wie entblößend: Aus bisheriger Unwissenheit und aus purer Neugierde.

Sicherlich wird der Eine oder Andere einwerfen, dass es zum Thema bereits ausreichend Informationen gibt, doch da ich selbst hier mehr oder weniger Neuland betrete, kann ein „Schulterblick“, den ich mit der Artikel-Serie anbieten möchte, für Interessierte bestimmt eine Inspirationsquelle sein. Da ich die Weisheit nicht mit Löffeln gefr…n habe, freue ich mich immer über Kommentare, Hinweise und Ergänzungen.

Da seit Jahrzehnten diverse Kommunikationssatelliten ihre Bahnen ziehen, wie z.B. Wettersatelliten, oder aber an einem mehr oder weniger festen Ort „stehen“ – bekannteste Vertreter sind sicherlich in unseren Breiten die TV-Satelliten ASTRA, auf einer geostationären Position. Diese Gruppe, weit bekannter Satelliten, möchte ich hier nicht näher betrachten, sondern mich vielmehr den eher unbekannten Satelliten widmen, die vor allem mit verhältnismäßig einfachen technischen Mitteln zu empfangen sind. Dieser selbst gesetzte Rahmen führt mich sowohl zu den militärisch genutzten Satelliten, die im UHF-Bereich ihre Signale verbreiten. Diese im P-Band (243-270 & 292-318 MHz) sendenden Trabanten, können in einem Frequenzabschnitt empfangen werden, welches mittels handelsüblicher Scanner und geeigneter Antennen gut handhabbar ist. Ferner werfe ich einen Blick auf die INMARSAT-Satelliten, welche im Frequenzbereich bei 1500 MHz anzutreffen sind.

Klingt verhältnismäßig simpel, doch was es wirklich bedeutet, bis man zu den Signalen kommt, werde ich hier schildern. Das bedeutet ich versuche Antworten auf folgende u.a. Fragen zu geben:  Um welche Satelliten handelt es sich genau? Welche Aufgaben haben die Erdtrabanten? Auf welchen Frequenzen funken sie? Wo finde ich sie und was bedeutet in diesem Zusammenhang z.B. geostationär? Welche Antennentechnik ist notwendig? Welche Empfänger kann man einsetzen? Was ist zu hören, zu lesen bzw. zu dekodieren?

In dieser Woche geht es los…

73, Alexander

60 m-Tropenband im Visier des Markers

Um die Funktionalität der Marker-Log-Funktion weiter kennen zu lernen habe ich mich am 13.1.2010 daran gemacht und das 60 m-Band von 21.43 UTC bis ca. 01.30 UTC aufgezeichnet. Anschließend nahm ich mir die Datenkonserve vor und untersuchte zunächst klassisch den Audiooutput durch hören auf interessante Sender. Dabei erinnerte ich mich an das Log in der aktuellen Ausgabe des Radio-Kuriers. Dort war VL8K aus Australien auf 5025 kHz verzeichnet. Und tatsächlich, zwischen 21.43 bis 21.54 UTC konnte ich noch englisch sprechende Stimmen und entsprechende Musikstücke identifizieren. Leider hatte ich dann erhebliches QRM bis ca. 22.08 UTC auf der Frequenz, die eine Weiterverfolgung der Sendung nicht möglich machte. Um sicher zu sein, dass es sich tatsächlich um das vermutete Signal aus AUS handeln kann habe ich mittels AZ-Map eine kurze Überprüfung der Dunkelzone vorgenommen – es passte! Die Karte zeigt es (Abbildung 1).

Nach dem das QRM wieder abgenommen hatte hörte ich dann aber spanisch klingende Stimmen. Der Blick in die Frequenzliste ergab, dass es sich um Radio Rebelde aus Cuba handeln müsste. Die Nachrichten brachten Gewissheit. Auch hier überprüfte ich die Dunkelzone zunächst (Abbildung 2) und noch mal zu spätere Stunde (Abbildung 3) – das „wandern“ der Dunkelzone ist durch einen Vergleich der beiden Abbildung (2&3) gut zu erkennen.

Abbildung 1

Abbildung 2

Abbildung 3

Nun hatte ich zunächst einen Überblick, welche Signale welchen Ursprung haben. Darauf hin ging ich daran zunächst wieder die Rohdaten in Excel zu importieren, zu sortieren, die Uhrzeit zu generieren und ein Diagramm zu erstellen. Lediglich den „Zeitsprung“ von 24h auf 00h muss ich noch ändern – im Moment zähle ich die Uhrzeit linear weiter….

Aus dem Signal-Pegel-Diagramm (Schwarz: Rauschflur; Lila: 5025kHz-Signal) ist wieder gut der S/N-Abstand erkennbar. Der leichte Pegeleinbruch gegen kurz vor 22h ist das auftretende QRM. Anschließend steigt der Signalpegel wieder an – ein Fade-In von Cuba ist wenig später hörbar. Der S/N-Abstand nimmt zu, da das Signal aus Kuba stärker wird.

Mal sehen, ob ich beim nächsten Messen das Zeitintervall von bisher 5 Sekunden einmal auf 1 Sekunde senke, um mir Flatter-Fading in Diagramm-Form anzusehen.

Ich berichte….

73, Alexander

Drohnen: Monitoring von Video-Feeds

Wie das Wall Street Journal in seiner Online-Ausgabe kurz vor Weihnachten berichtete, ist es durch den Einsatz von frei verfügbarer Satelliten-Monitoring-Software möglich die von US-Drohnen, z.B. des Typs PREDATOR, übertragenden Video-Daten abzufangen, zu speichern und zu betrachten.

Mittels der im Internet downloadbaren Low-Cost-Software SkyGrabber, einer FTA Satelliten Daten Monitoring Software, ist es ohne Schwierigkeiten möglich die Datenlink-Strecken zu monitoren – einzig ein entsprechendes Receiver/Modem ist nötig.

Durch dieses sehr simple Set-up – 60cm Satelliten-Schüssel, Receiver/Modem, Rechner und Skygrabber – sind somit die von US-Drohnen übertragenen live Video-Daten, die über Satelliten geleitet werden, wenn eine direkte Funkverbindung nicht möglich ist, „lesbar“.

Pikant an dieser Sicherheitslücke ist sicherlich die Tatsache, die in Medienberichten wiedergegeben wird, dass dem US-Militär offensichtlich diese Tatsache schon lange bekannt ist.

Features von Skygrabber auf einen Blick (Quelle: http://www.skygrabber.com):

  • Filtering information by the types of files ( mp3, avi, mpg и т.д. )
  • Filtering information by IP, MAC addresses
  • Simultaneous work on the Internet and grabbing
  • The monitoring system resources
  • Showing progress downloads
  • Handling TCP, GPE, IP, MPE packages
  • Handling HTTP responses (200, 206)
  • Support dreamboxes

Skygrabber unterstütz folgende Receiver-/Modem-Hersteller (Quelle: http://www.skygrabber.com):

  • DVBWorld
  • TBS/QBOX
  • Azureware
  • TechniSat
  • TechnoTrend
  • Genitech
  • TeVii

Anmerkung:

Z.Z. ist die Website des Herstellers nicht erreichbar. Lediglich in der Cache-Version sind noch Teile aufrufbar. Ob da wohl einer nun böse geworden ist?

73,  Alexander

Haiti Erdbeben: Frequenzen

Zur Zeit sind Aktivitäten auf folgenden Frequenzen ermittelt worden:

US-Militär und -Küstenwache

5696 kHz

8983 kHz

11201 kHz

Kanadisches Militär

5717- Halifax & Trenton Military

6754- Halifax Military

9007-Halifax & Trenton Military

11232- Trenton Military

Southcom Ops

11205

11436

15025 (evtl.)

Amateurfunk Stationen/Services

7045 kHz

3720 kHz

14.265 MHz Primär tagsüber

7265 & 3977.7 KHz Abend und Nacht

14300 kHz Primär

14313 kHz Telefonie Patches

ALE (HFN)- Text, Internet, Calls

3596.0 USB

7102.0 USB

10145.5 USB

14109.0 USB

18106.0 USB

21096.0 USB

24926.0 USB

28146.0 USB

ALE (HFL) – Emcomm, Voice, Calling

3791.0 USB

7185.5 USB

14346.0 USB

18117.5 USB

21437.5 USB

24932.0 USB

28312.5 USB

Quelle: http://wiki.radioreference.com/index.php/Haiti_Earthquake_2010

Multipsk kann jetzt auch STANAG 4285

In der neuen Version 4.16 von Multipsk ist nun auch die Dekodierung von STANAG 4285 möglich.

Neben dieser wesentlichen Erweiterung der Software hat der Autor Patrick Lindecker seiner Software neue und verbesserte Funktionalität verpasst.

Näheres zu den Neuerungen findet sich hier.

73, Alexander

Praxistest: Pegelverlaufmessung und Auswertung mit der neuen Perseus-Marker-Funktion

Nach dem ich von der neuen Marker-Funktionalität der aktuellen Perseus-Software (2.1.h) lass, da fragte ich mich zunächst, was man damit so machen kann. In der Vorgängerversion war ja durch das Positionieren von zwei Markern bspw. Das Vermessen des Shifts bei RTTY-Signalen schnell und gut möglich.

Kern der erweiterten Marker-Funktion ist, neben der Verfügbarkeit von bis zu acht Markern, vor allem die Logfunktion, die nun in bestimmten Zeitabständen den Pegel an der markierten Frequenz misst und in einer Datei speichert. Nils Schaffhauer hat dazu ein sehr ausführliches Papier verfasst, welches ich als Grundlage für meinen ersten Gehversuch, den ich hier vorstellen werde, genutzt habe.

Am vergangenen Sonntag (10.01.2010) habe ich dazu ab 13.00 UTC für ca. 90 Minuten die Signale von All India Radio Shillong, Meghalaya (IND) auf 4970 kHz und People’s Broadcasting Station Xinjiang, Urumqi (CHN) auf 5060 kHz geloggt. Um die Aussagekraft und Vergleichbarkeit der beiden AM-Sendesignale zu haben und den Signal-Rausch-Abstand erkennen zu können, habe ich zusätzlich einen dritten Marker auf den Rauschflur bei 5019 kHz gesetzt.

Die Parameter für die Messung auf einen Blick:

  • Messintervall: 5 Sekunden (Mkr Log Interval)
  • Messgröße: dBm (SMTR/Mkr Units)
  • Setzen der Marker direkt auf den Träger des jeweiligen Signals, daher ist die Messung relativ unabhängig von der Auflösungsbandbreite (RBW)

Nach Beendigung des Logs habe ich die Daten aus dem Logfile zunächst in Excel importiert. Anschließend sortierte und fasste ich die Marker-Pegel entsprechend zusammen. Im letzten Schritt der Datenformatierung änderte ich die registrierten Zeitintervall (wie oben geschrieben, in 5 Sekunden Abständen) und transformierte diese in absolute Uhrzeitangaben. Mit diesen Daten ließ sich dann ohne Probleme das unten stehende Diagramm erzeugen, welches die Pegelverläufe in dBm (Y-Achse) in Abhängigkeit zur Uhrzeit/UTC (X-Achse) zeigt.

Was sieht man auf dem Diagramm?

Zunächst ist erkennbar, dass das Signal von Shillong ab ca. 13.30h kontinuierlich an Stärke gewinnt. Der Signal-Rauschabstand (S/N) nimmt zu, womit auch eine Verbesserung der Verständlichkeit einher geht.  Im Vergleich zum Signal aus China ist das indische schwächer.

Wie geht es weiter?

Mit dem Wissen aus der Funktionsweise der Datengenerierung, der Konvertierung, Zeitadaption und letztlich der Erstellung eines lesbaren Diagramms werde ich mich nun einmal daran machen und Signalverläufe unter Grey-Line-Bedingungen analysieren.

73, Alexander