Kurzwellenfunk: Alternativen zu Airmail und Pactor

Das Senden und Empfangen von E-Mails auf hoher See ist lange etabliert. Viele Schiffe fahren jedoch aus Kostengründen immer noch ohne satellitengestützte Systeme, wie z.B. Iridium, Inmarsat oder Thuraya. Stattdessen ist ihr Kommunikationsmittel der Wahl die Kurzwellenfunkanlage. Das Winlink-2000-Netz, das ehrenamtlich von Funkamateuren weltweit betrieben wird, steht Seglern mit Amateurfunklizenz schon viele Jahre zur Verfügung. Alternativ können Segler ohne Amateurfunklizenz das Sailmail-Netz nutzen, das gegen eine vergleichsweise geringe Gebühr (ca. 250 US$ pro Jahr) den gleichen Service bietet. Hier ist als Funklizenz lediglich ein Long Range Certificate (LRC) erforderlich.

Auf der Software-Seite nutzen viele Segler seit Jahren das Programm Airmail für die nötige Unterstützung auf dem Rechner. Neben dem vollautomatischen Abwickeln des E-Mail-Verkehrs können auch Wetter-Daten – sogenannte GRIB-Dateien – abgerufen werden.

Seit einiger Zeit wurden für Airmail allerdings keine notwendigen Updates mehr angeboten und so sucht man die neuesten Pactor-Controller-Modelle (Modem) vergeblich im Setup von Airmail. Daher empfiehlt die Winlink-Organisation inzwischen ein neues Software-Paket. Es heißt RMS Express und wird regelmäßig aktualisiert. Ein Aspekt dabei mag auch sein, dass der missbräuchlichen Nutzung von Winlink durch nicht lizenzierte Teilnehmer entgegengewirkt werden soll (durch Einführung eines Passwortes). Um es kurz zu machen: RMS Express kann alles, was Airmail konnte und noch mehr. Es wird unter anderem durch das neue Übertragungsverfahren Winmor unterstützt (Erläuterung weiter unten).

Die Umgewöhnung von Airmail auf RMS Express ist nicht schwierig. Nach dem Installieren von RMS Express öffnet sich ein Setup-Menü. Man wird unter anderem nach den geografischen Daten des Standortes gefragt (Achtung: Grad mit Dezimalstellen!). Man kann das „RMS Express-Setup“ unter „Files“ auch später nochmals aufrufen. Ist das Programm installiert, muss man sich entscheiden, welche Betriebsform und welches Übertragungsverfahren man wählen möchte; meist wird es für die Kurzwellen-Übertragung von E-Mails Winlink sein und bei den Übertragungsverfahren will ich nur auf Pactor und Winmor eingehen.

Danach öffnet man eine „Session“ und kann sich besonders geeignete Winlink-Stationen mit einem Vorhersagebericht anzeigen lassen (Forecast – Best Channel). Hat man eine Winlink-Station gewählt und die richtige Frequenz eingestellt (ggf.: hat durch RMS einstellen lassen) geht es mit „Start“ los. Falls die Verbindung zustande kommt, läuft alles Weitere automatisch.

Selbstverständlich kann man mit RMS Express auch GRIB-Daten (GRIdded Binary data/für die Wettervorhersage) für eine bestimmte Region anfordern. Hier muss man darauf achten, dass man die maximal zulässige Größe der durch Winlink übertragbaren Dateien nicht überschreitet. Man öffnet das Menü „Files“ und wählt „GRIB file request“. Danach öffnet sich eine Weltkarte und man braucht nur das Gebiet auszuwählen (linke Maustaste), über das man Wetterdaten haben möchte (hier als Beispiel der englische Kanal).

Mit „Post Request“ wird die Anfrage im Postausgang von RMS Express deponiert und wenn man sich jetzt mit einer Winlink-Station verbindet, geht die GRIB-Anfrage raus. Die Verbindung wird durch Winlink automatisch beendet. Schon nach wenigen Minuten kann man sich erneut verbinden und die GRIB-Datei abholen. Dann hofft man darauf, dass die Verbindung hält und dass die maximale Zeit, die man bei der speziellen Winlink-Station eingeräumt bekommt reicht, um die Datei zu übertragen. Ist die Verbindung gut, dann ist das kein Problem – ist sie schlecht und die Daten werden im Schneckentempo übertragen, dann wird es schon mal spannend.

RMS Express hat kein eigenes Programm, mit dem man die empfangenen GRIB-Daten anschauen kann. Man könnte nun das alte Viewfax installieren, das man kostenlos laden kann. Hier werden die Windpfeile schlicht in einem geografischen Raster angezeigt, was für die hohe See ausreichen mag. Man „doppelklickt“ den (gelben) Anhang der GRIB-Datei und schon geht es los.

Wem das zu „schlicht“ ist und wer es gerne etwas ansprechender hätte, der nehme das kostenlose Programm Zygrib. Dort gibt es eine Version, die Landkarten enthält. Dann muss man aber das GRIB-Datenfile aus RMS Express exportieren. Dazu öffne man „Attachments“, „Save–To“.

Leider geht bei der Export-Prozedur das Datei-Suffix (.grb) verloren, das man wieder einfügen muss (dateiname.grb).

Diese Datei legt man in einem Verzeichnis ab, das man später leicht „wiederfindet“. Dann wird Zygrib aufgemacht und die oben genannte Datei geöffnet – voilá, Windpfeile mit Landkarte. Bei Zygrib kann man sogar „hineinzoomen“ und die Windpfeile werden detaillierter. Ob das allerdings eine „leere“ Vergrößerung ist (die keinen echten Informationszuwachs bringt), kann ich nicht sagen. Mit den blauen Dreiecken in der Befehlszeile kann man das Wettergeschehen zeitlich durchblättern, denn man hat ja schließlich im 6-Stunden Raster das Wetter für 2 Tage bestellt. Hier wird erkennbar, dass man die Kanal-Passage (von Ost nach West) besser noch ein wenig aufschiebt, will man mühsames Kreuzen vermeiden. Die Pfeilsymbole dienen dem Verschieben der Landkarte. Hat man Internetzugang, kann man auch mit Zygrib direkt GRIB-Daten abrufen.

Neben der Software spielt die Hardware eine Rolle. Hier gibt es seit Anfang der 1990er Jahre das moderne fehlerkorrigierende und „kurzwellen-stabile“ Pactor-Verfahren, welches von deutschen Funkamateuren entwickelt wurde, die damit eine eigene Firma gründeten (Spezielle Communications Systeme, SCS, in Hanau). Inzwischen steht die Pactor 4 Version (P4) zur Verfügung, die heute überwiegend professionelle Anwender hat (z.B. das Internationale Rote Kreuz und andere Hilfsorganisationen). Eine fehlerfreie Übertragung binärer Datenpakete wird durch die Koordination zwischen den beiden am Funkverkehr beteiligten Stationen sichergestellt. Dabei werden „Kontrollzahlen“ der gesendeten Datenpakete von der Empfangsstation beim Sender bestätigt und bei fehlerhafter Kontrollzahl das Datenpaket nochmals geschickt (ARQ – automatic request) . Fehlerhafte Datenpakete werden vom Empfänger nicht verworfen, sondern können mit nachfolgend übertragenen Versionen des gleichen Datenpakets verglichen und ein intaktes Datenpaket generiert werden (FEC – forward error control). Das einzige Haar in der Suppe ist nur, dass die Modems, die sogenannten Pactor-Controller (PTC), relativ teuer sind. Ein P4-Controller (P4 Dragon DR-7… ) kostet über 1000 Euro.

Da das Übertragungsverfahren geschützt ist, gibt es keine Hardware-Alternativen. Wenn jemand auf Spitzengeschwindigkeiten bei der Daten-Übertragung auf Kurzwellen verzichten kann, ist er mit einem Pactor 3 (P3) Controller (aktuell: PTC-IIIusb) gut bedient – manchmal kann man gebrauchte PTCs sogar bei Ebay „schießen“. Aber Vorsicht, nicht alle alten Pactor-Controller lassen sich auf P3 nachrüsten (kostenpflichtige Lizenz ca. € 180). Man konsultiere vorher die SCS-Webseite.

Kleiner Tipp: PTCs ohne Bar-Code-Label auf der Unterseite sind nicht für P3 geeignet. Ältere PTCs haben eine serielle Schnittstelle (RS 232), aber dafür bekommt man Adapter-Kabel auf USB im Handel. Unterhalb von P3 ist zwar technisch möglich, sollte man heut zutage aber nicht mehr machen. Fertig konfektionierte Verbindungskabel PTC – Funkgerät kann man über den Handel erwerben (siehe SCS-Web-Page).

Im Maschinenraum von Winlink wurde nach Alternativen gesucht und eine Gruppe amerikanischer Funkamateure hat ein neues Übertragungs-Verfahren namens Winmor vorgestellt. Wie bei allen Funkfernschreibverfahren werden die digitalen Informationen aus dem Rechner in niederfrequente („hörbare“) Töne übertragen, mit denen das Kurzwellen-Funkgerät „gefüttert“ wird und die auf der anderen Seite entsprechend wieder in Zeichen, mit denen der Rechner arbeiten kann, umgewandelt werden müssen. Trickreich ist nun, dass man hierfür prinzipiell auch die Soundkarte des Rechners nutzen kann und genau darauf baut Winmor. Die Autoren von Winmor stellen die Nutzung des Verfahrens in Verbindung mit Winlink 2000 kostenlos zur Verfügung. Man kann (und sollte) die Entwickler mit US$ 40 bei ihrer Arbeit unterstützen.

Für die Praxis ist es schön, wenn man das niederfrequente (NF) Signal nicht am Kopfhörer-Anschluss des Funkgerätes abgreifen muss, sondern über einen gesonderten Datenausgang am Funkgerät zum Rechner-Mikrofon-Eingang ableiten kann. Damit ist man unabhängig von der Lautstärkeregelung des Lautsprechers/Kopfhörers. Das Signal aus der Soundkarte des Rechners (Ausgang „headphone/speaker“) wird in den Mikrofon-Eingang des Funkgerätes geleitet. Neuere Rechner haben nur noch eine Buchse für Mikro und Headphone – hier kann man ggf. einen Adapter kaufen, der die beiden Signale auf getrennte 3.5 mm Buchsen leitet. Dann muss man noch die Sendesteuerung des Funkgerätes (PTT – push to talk) irgendwie aus dem Rechner über eine USB-Schnittstelle hinkriegen; manche Funkgeräte-Hersteller bieten eine spezielle Software und Kabel zur Kommunikation ihrer Geräte mit dem Rechner an. Hier kommen wir aber schon bald in den Bereich: „selber löten können müssen“.

Wer nicht mit elektronischer Bastel-Leidenschaft begnadet ist (hier steckt das Wort „Leiden“ drin, bevor man etwas schafft!), der sollte einen überschaubaren Betrag investieren und bei der Firma QRP-Project eine „externe USB-Soundcard“ namens SignaLink kaufen. Mit konfektionierten Kabeln, die man gleich mit bestellen sollte, kann man (mehr oder weniger) problemlos die Verbindungen zum Funkgerät (konfektioniertes Kabel) und zum Rechner (USB-Kabel) herstellen.

Insgesamt sieht es dann also ganz ähnlich wie bei einer Pactor-Installation aus: Funkgerät > Modem (PTC oder SignaLink) > Rechner. P4 PTCs haben optional eine Bluetooth Verbindung zum Rechner.

Wichtig: Man muss bei Verwendung von Winmor mit SignaLink die externe Soundcard im Winmor Setup von RMS Express (Winmor Winlink Session – Setup) anmelden.

In der eigenen praktischen Anwendung zeigte sich, dass P4 etwa doppelt so schnell bei der Datenübertragung ist, wie Winmor. Mein Eindruck war auch, dass bei grenzwertig-schlechten Funkbedingungen eine Verbindung mit Pactor gerade noch zustande kam, während es mit Winmor nicht mehr klappte. Ansonsten ist der Betrieb, vor allem in Verbindung mit dem Winlink-RMS Express-System, mit beiden Verfahren einwandfrei möglich.

Bei direkter Einspeisung des NF-Signals in den Rechner (Kopfhörer-Buchse des Funkgerätes/Mikro-Eingang des Rechners) oder besser noch mit Verwendung der externen SignaLink Soundcard (siehe oben) kann man außerdem unabhängig von RMS Express (oder Airmail) Wetter-Fax-Aussendungen und andere maritime Nachrichten wie beispielsweise NAVTEX oder die RTTY-Wetterberichte des Deutschen Wetterdienstes (DWD) mitschreiben.

Ich benutze hierzu das komfortable Programm: JVComm32, es gibt selbstverständlich auch andere Programme. Die Demo-Version von JVComm32 ist kostenlos. Hier wird allerdings das Wort „DEMO“ in das aufgezeichnete Wetter-Fax eingedruckt. Wer die Vollversion (ohne DEMO-Eindruck) haben möchte, bezahlt rund 60 Euro.

Im Bild über diesem Text wird eine RTTY-Meldung (Radio Tele Type) aufgezeichnet. Links ist das Fenster für die Auswahl der verschiedenen Arten der Nachrichten geöffnet; rechts erkennt man die Abstimmhilfe (Spectrum); die beiden Töne (Mark und Space) liegen genau dort, wo sie hingehören.

Auch der Empfang von Wetter-Fax-Aussendungen ist mit JVComm32 einfach möglich, wie der folgende Screenshot zeigt.

Beim Übertragen von HF-Fax werden unterschiedliche Töne für schwarz und weiß verwendet; da mehr „weiß“ übertragen wird, ist die entsprechende Kurve in der Abstimm-Kontrolle ausgeprägter. Die bescheidene Fax-Qualität im Beispielfoto ist damit zu erklären, dass ich die Datei in Nigeria empfangen habe, welches eindeutig nicht im Vorhersagebereich des Deutschen Wetterdienstes (DWD) liegt. Das Fax wird zeilenweise übertragen, was etliche Minuten dauert. Selbstverständlich können die Dateien auch gespeichert werden.

Kleiner Tipp: sollte das Fax ganz verzerrt erscheinen, dann gibt es unter „Tools“ eine sogenannte „Slant-Correction“, mit der man zukünftig zu empfangene HF-Faxe „begradigen“ kann.

Fazit:

• Für Emails und GRIB-Dateien via Winlink und mit RMS Express ist Pactor 4 optimal, weil hier die höchsten Übertragungsraten erzielt werden
• Wer sich kein P4 Modem leisten will, ist mit Winmor als Betriebsart und SignaLink als externer Soundkarte gut bedient; dann kommt aber nur RMS Express als Betriebs-Programm in Frage. Pactor 3 ist ebenso möglich; dann auch mit dem alten Airmail-Programm
• Für Aufzeichnungen von Wetterfax und RTTY-Sendungen ist SignaLink in Verbindung z.B. mit JVComm32 vorzuziehen

Um unnötigen Frust zu vermeiden, möchte ich hier noch einige wichtige Tipps geben: Die Funkaussendungen, von denen hier die Rede ist, werden in einer besonderen Sende-Art ausgestrahlt: in SSB (single side band, auch J3C genannt). Hier gibt es ein oberes und ein unteres Seitenband (USB – Upper Side Band bzw. LSB – Lower Side Band). Wer sich für technische Details interessiert, dem sei das hervorragende Buch von Rüdiger Hirche empfohlen: Amateurfunk an Bord, Delius Klasing Verlag. Leider ist es derzeit vergriffen und kann nur antiquarisch beschafft werden.

Um es einfach zu halten, habe ich mein Funkgerät immer in USB geschaltet. Bei den Aussendungen in SSB wird meistens die Träger- oder Mittenfrequenz angegeben. Leider ist es nicht die Frequenz, die man am Funkgerät einstellen muss (bei RMS Express werden beide angezeigt, siehe Screenshot mit der Center- und Dial-Frequency am Anfang meines Beitrages). Vielmehr muss man eine darunter liegende Frequenz wählen (bei USB). Hinzu kommt noch, dass diese Differenz auch noch leicht variiert, je nachdem, ob man NAVTEX, Wetterfax, Funkfernschreibausendungen (RTTY) oder Pactor / Winmor empfangen möchte.

Nachstehend habe ich Beispiele für die Aussendungen des Deutschen Wetterdienstes tabellarisch gelistet. “Display” steht für die Frequenz, die man am Funkgerät einstellen muss; ein wenig Spielen mit dem Abstimmknopf hilft häufig den Empfang zu optimieren. Zum Thema NAVTEX sollte man sich vorher weiter informieren. Auch muss hier die „Baudot-Einstellung“ bei JVComm32 unter RTTY angepasst werden. Wenn die Signale von Mark und Space auf den vorgesehenen Markierungen liegen, hat man es richtig gemacht. Siehe Tabellen.

Selbstverständlich sind diese Informationen auch in den offiziellen Mitteilungen des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrografie und des United Kingdom Hydrographic Office aufzufinden. Diese Veröffentlichungen kann man unter anderem bei HanseNautic bestellen.

Eine Übersicht über weltweite Wetter-Fax Aussendungen gibt es hier.

Die Übersicht der Aussendungen des DWD gibt es hier.

Abschluss-Bemerkung:
Ich habe versucht Alternativen zu Airmail und Pactor zu geben – insbesondere zum Versand und Empfang von E-Mails sowie dem Empfang von Wetterdaten an Bord auf hoher See. Es führen, wie immer auch „andere Wege nach Rom“; das heißt andere Programme statt Airmail oder RMS Express und JVComm32, Viewfax und Zygrib; sowie andere Hardware statt Pactor Controller und SignaLink sind möglich. Die hier vorgestellten Hard- und Software-Komponenten habe ich selbst ausprobiert. Ich habe etliche Links zu Websites eingefügt und weil dieser Hinweis wohl sein muss: Ich hafte ausdrücklich nicht für deren Inhalt und distanziere mich rechtlich von diesen Websites.

Auch habe ich keinerlei finanzielle oder materielle Zuwendungen von Herstellern oder Händlern der hier vorgestellten Programme und Geräte erhalten.

Viel Spaß beim Segeln! Mast und Schotbruch und Best DX

Uli, DL7ATI