LWN：業(yè)余無(wú)線電的FOSS軟件！
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FOSS for amateur radio
September 7, 2021
This article was contributed by Sam Sloniker
DeepL assisted translation
https://lwn.net/Articles/868309/
業(yè)余無(wú)線電用戶（國(guó)內(nèi)愛(ài)稱為"火腿"，來(lái)自 ham）一直在他們的愛(ài)好中嘗試各種方式來(lái)使用計(jì)算機(jī)，畢竟個(gè)人電腦已廣泛流行了。也許甚至在 PC 流行之前他們就開(kāi)始這么做了。雖然許多人的想象中 ham 們就是永遠(yuǎn)對(duì)著麥克風(fēng)說(shuō)話或敲擊電報(bào)鍵（發(fā)摩爾斯碼），但現(xiàn)在許多 ham 改為了在鍵盤上打字了，甚至是用鼠標(biāo)點(diǎn)擊電腦屏幕 GUI 上的按鈕來(lái)進(jìn)行交流。就算是那些仍然喜歡直接講話或使用摩爾斯電碼的 ham，也可能在使用計(jì)算機(jī)做一些工作了，比如記錄聯(lián)系人，或者預(yù)測(cè)無(wú)線電狀況。雖然大多數(shù) ham 使用 Windows，但 Linux 中也不乏一些 ham 無(wú)線電軟件。
Utilities
HamClock，顧名思義，主要功能是時(shí)鐘，但它也有其他一些功能。它展示了一張世界地圖，用戶可以點(diǎn)擊地圖上的任何地方來(lái)查看當(dāng)?shù)貢r(shí)間以及該地點(diǎn)的天氣狀況。它還展示了無(wú)線電信號(hào)傳播情況的預(yù)測(cè)，指出 ham 發(fā)出的信號(hào)在地球上指定位置被接收到的概率。這些預(yù)測(cè)會(huì)在地圖上標(biāo)記一些數(shù)字來(lái)展示出來(lái)。除了傳播情況預(yù)測(cè)外，HamClock 還提供了圖表和圖像來(lái)顯示太陽(yáng)活動(dòng)，如太陽(yáng)黑子就對(duì)無(wú)線電傳播有很大影響。
[HamClock]
大多數(shù) ham 都會(huì)記錄他們通過(guò)無(wú)線電所進(jìn)行的所有聯(lián)絡(luò)。在一些國(guó)家的法律中曾經(jīng)（現(xiàn)在也可能）也是一個(gè)強(qiáng)制要求。歷史上，ham 都是用紙來(lái)進(jìn)行記錄的，但現(xiàn)在許多人使用記錄軟件了?；?Linux 有幾個(gè) FOSS 的記錄程序，如 FLLog 和 Xlog。有一個(gè)跟記錄功能的程序，不過(guò)它是用來(lái)配合其他記錄軟件一起使用的，這就是 TQSL，它會(huì)用加密技術(shù)來(lái)對(duì)聯(lián)絡(luò)確認(rèn)書(shū)進(jìn)行簽名，并將其發(fā)送到世界日志（LoTW，Logbook of the World）。美國(guó)無(wú)線電接力聯(lián)盟（ARRL，American Radio Relay League）就使用 LoTW 的驗(yàn)證記錄來(lái)為某些成就頒發(fā)獎(jiǎng)項(xiàng)，比如完成了同 100 個(gè)國(guó)家的聯(lián)絡(luò)、或集齊了美國(guó)所有 50 個(gè)州。以前的方式是需要提交從每個(gè)國(guó)家或州的聯(lián)系人處寄來(lái)的明信片（稱為 QSL 卡）。收集 QSL 卡這件事目前仍然很流行，而且它們?nèi)匀灰部梢杂糜讵?jiǎng)勵(lì)，LoTW 僅是一個(gè)可選項(xiàng)而不是必需的。
Communication tools
一直以來(lái)，進(jìn)行通信的時(shí)候 ham 都會(huì)使用連續(xù)波（CW，continuous wave）來(lái)發(fā)送摩爾斯電碼或各種 "phone"（voice）mode 信息。有多種 phone mode 可以允許兩個(gè)或更多的無(wú)線電愛(ài)好者直接互相交談，這些 phone mode 的區(qū)別主要是使用了不同的方式來(lái)將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線電波。然而，許多 ham 現(xiàn)在開(kāi)始使用若干種 digital modes（數(shù)字模式）了。這些數(shù)字模式的主要好處之一就是可以從微弱的信號(hào)中解碼出正確信息，比起 CW 或 phone mode 來(lái)說(shuō)可以支持更可靠的長(zhǎng)距離通信。
FT8 是 ham 無(wú)線電中最流行的一種 digital mode。它可以將聯(lián)絡(luò)過(guò)程結(jié)構(gòu)化，也就是通常的交換呼號(hào)、位置和信號(hào)強(qiáng)度報(bào)告等信息。FT8 會(huì)發(fā)送簡(jiǎn)短的編碼信息，如 "CQ KJ7RRV CN72"。在該信息中，CQ 意味著 "呼叫所有電臺(tái)"，KJ7RRV 是我的呼號(hào)，CN72 是我在俄勒岡州南部海岸附近的位置，使用 Maidenhead 定位系統(tǒng)進(jìn)行的編碼。
FT8 比其他大多數(shù)數(shù)字模式都慢很多。光是發(fā)送上面的信息就大約需要 13 秒。但這個(gè)緩慢的速度使得它非常可靠，即使是在惡劣的無(wú)線電條件下也一樣。由于過(guò)去幾年位于太陽(yáng)周期這 11 年的周期中的最低點(diǎn)，所以無(wú)線電傳播條件相對(duì)較差（不過(guò)目前正在變好）。FT8 在所有條件下都是可用的，但在條件好的時(shí)候當(dāng)然更容易完成聯(lián)絡(luò)。WSJT-X 是 FT8 起源程序，也是最流行的程序，它是 FOSS 軟件，可用于 Linux。
Fldigi 是另一個(gè)用于數(shù)字模式的程序。與 FT8 不同，fldigi 中的大多數(shù)模式都可以直接傳輸任意格式的文本。其中最流行的模式是 PSK31，這是為長(zhǎng)距離的對(duì)話聯(lián)絡(luò)而設(shè)計(jì)的。其他一些模式則主要用于傳輸文件，fldigi 對(duì)文件傳輸也有很好的支持。Flamp 是一個(gè)附屬于 fldigi 的獨(dú)立程序。專門用于通過(guò)無(wú)線電來(lái)傳輸文件，它會(huì)將文件編碼為純文本格式，然后可由另一臺(tái)電腦上的 flamp 來(lái)解碼。如果在傳輸過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，flamp 可以檢測(cè)到錯(cuò)誤，并確定它位于文件的哪一部分，因此發(fā)送者可以只重新發(fā)送失敗的那一部分。
Flmsg 這個(gè)程序采用類似 email 的各種表單，也是跟 fldigi 和（或者）flamp 配合一起使用。每個(gè)表單都可以有效地傳輸類似于 excel 這樣的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，就不需要在每條信息中都傳輸相同的一些內(nèi)容了。有些表單是為了應(yīng)對(duì)災(zāi)害，例如，有一個(gè) "ICS-216 MEDICAL PLAN" 的表單，就專門用于發(fā)送有關(guān)可用的救護(hù)車、醫(yī)院和其他緊急醫(yī)療資源的信息的。其他一些表單，比如 "ICS-213 GENERAL MESSAGE"，主要包含一些隨意格式的文本，用于在沒(méi)有更合適的表單的情況下來(lái)使用。
Fldigi、flamp 和 flmsg（包括其帶有的各種表單），以及其他一些相關(guān)程序，都可以在 W1HKJ 的網(wǎng)站上或從 SourceForge 獲取到。
Radio modems
WSJT-X 和 fldigi 使用的調(diào)制解調(diào)器是純軟件版本，然后使用計(jì)算機(jī)的聲卡來(lái)發(fā)送和接收音頻信號(hào)。這些信號(hào)再使用一種叫做 rado-sound-card interface 接口的特殊設(shè)備來(lái)經(jīng)過(guò)無(wú)線電（radio）發(fā)送和接收的。網(wǎng)上有這種接口的原理圖，不過(guò)大多數(shù) ham 都會(huì)購(gòu)買一個(gè)成品。SignaLink USB 是很受歡迎的一個(gè)型號(hào)，它還有內(nèi)置的 USB 聲卡，允許用戶繼續(xù)將計(jì)算機(jī)的內(nèi)部聲卡用作其他用途上。雖然制造商還沒(méi)有正式支持 Linux，但許多人已經(jīng)成功在 Linux 中使用該設(shè)備，不需要安裝額外的驅(qū)動(dòng)程序。
另一種常用的 digital mode 就是 packet radio（報(bào)文方式的無(wú)線電傳輸）。大多數(shù) packet 網(wǎng)絡(luò)都使用 AX.25，這是針對(duì) ham 無(wú)線電使用場(chǎng)景的 X.25 的修改版。Linux 可以很好地支持 packet radio，因?yàn)閮?nèi)核中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧對(duì) AX.25 有原生支持。雖然可以使用外置的硬件調(diào)制解調(diào)器，但現(xiàn)在普遍來(lái)說(shuō)是在使用計(jì)算機(jī)聲卡進(jìn)行 packet radio 了。Dire Wolf，是 Linux 中的一個(gè) FOSS packet-radio 程序，它包含了聲卡調(diào)制解調(diào)器以及一些內(nèi)核不提供的路由功能。
Winlink 是一個(gè)基于無(wú)線電的電子郵件系統(tǒng)，這也是另一個(gè)流行的 digital radio system。Pat 是支持 Linux 的 FOSS Winlink 客戶端，包含了基于 Web 的 GUI。使用 Winlink 的方式之一就是連接到支持業(yè)余無(wú)線電數(shù)字開(kāi)放協(xié)議（ARDOP）的聲卡調(diào)制解調(diào)器，也支持 Linux 了。Winlink 也可以（在較短的距離內(nèi)）使用 packet radio。Winlink 還有其他的模式，但大多數(shù)模式不是被廢棄了就是專有（proprietary）模式，有些也只能用于 Windows 系統(tǒng)上。
FreeDV 是一種新的 digital mode，它與前面提到的那些模式不同，它們中大多數(shù)模式都是采用某種形式來(lái)傳輸文本的。而 FreeDV 是一種數(shù)字語(yǔ)音模式（digital voice mode）。它需要兩塊聲卡，當(dāng)用戶對(duì)著連接到其中一塊聲卡的麥克風(fēng)說(shuō)話時(shí)，F(xiàn)reeDV 會(huì)使用一個(gè)叫做 Codec 2 的開(kāi)放編解碼器（open codec）來(lái)壓縮數(shù)字音頻，然后在第二塊聲卡上使用聲卡調(diào)制解調(diào)器來(lái)通過(guò)無(wú)線電傳輸編碼之后的音頻信號(hào)。在接收者這一邊也是同樣的過(guò)程，只不過(guò)是反過(guò)來(lái)而已。FreeDV 在許多情況下都比那些傳統(tǒng)的模擬電話模式（analog phone modes）通訊更可靠。使用模擬語(yǔ)音，仍然可以聽(tīng)到微弱的信號(hào)，但很難聽(tīng)懂。而使用數(shù)字語(yǔ)音的話，信號(hào)要么是清晰可辨的，要么就根本聽(tīng)不到。這意味著，當(dāng)信號(hào)既不強(qiáng)也不弱時(shí)，數(shù)字語(yǔ)音通常會(huì)更清晰、更容易理解。
還有一個(gè)與無(wú)線電有關(guān)的設(shè)備可以與 Linux 一起使用，這就是 RTL-SDR。這是一個(gè)低成本的軟件定義的（software-defined）無(wú)線電接收器，可以用來(lái)接收大多數(shù)的無(wú)線電信號(hào)，包括一些 AM 頻道廣播電臺(tái)、大多數(shù) ham 廣播信號(hào)、短波電臺(tái)、海洋和航空通信、許多警用頻道等等。(還可以接受一些數(shù)字信號(hào)，但除了 ham 波段以外的其他信號(hào)大多都是加密的。）某些 RTL-SDR 產(chǎn)品的價(jià)格還不到 15 美元，但建議花 30-40 美元左右買一個(gè)質(zhì)量好點(diǎn)的。我推薦 RTL-SDR.com 上的產(chǎn)品，因?yàn)槠渌囊恍┊a(chǎn)品可能無(wú)法接收 AM 廣播、短波和某些 ham 信號(hào)。
Becoming a ham
對(duì)于許多人來(lái)說(shuō)，獲得 ham 執(zhí)照是了解和嘗試無(wú)線電技術(shù)的好方法。至少在美國(guó)，每個(gè)有執(zhí)照的 ham 無(wú)線電愛(ài)好者都可以設(shè)計(jì)自己的 digital mode 并直接用在空中通訊上，只要它符合了所需的一些條件并且有公開(kāi)文檔說(shuō)明。對(duì)其他人來(lái)說(shuō)，成為一名 ham 是幫助救災(zāi)的一種方式。像美國(guó)紅十字會(huì)這樣的組織，在互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)故障時(shí)，就是依靠 ham 電臺(tái)進(jìn)行通信。然而，還有一個(gè)原因是可以認(rèn)識(shí)新朋友。雖然像 FT8 這種 "電腦對(duì)電腦" 而不是 "人對(duì)人" 的模式在某種程度上無(wú)法直接實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)了，但許多 ham 在 QRZ.com 等網(wǎng)站上公布了他們的電子郵件地址，而且大多數(shù)人很樂(lè)意收到他們通過(guò)無(wú)線電波聯(lián)系過(guò)的人發(fā)來(lái)的電子郵件。
對(duì)于那些有興趣獲得 ham 無(wú)線電執(zhí)照的人來(lái)說(shuō)，有幾種資源可以利用。如果你住在美國(guó)，ARRL 的執(zhí)照、教育和培訓(xùn)網(wǎng)頁(yè)將是一個(gè)很好的開(kāi)始。HamStudy.org 是學(xué)習(xí)考試和尋找考試課程的絕佳資源。它針對(duì)美國(guó)和加拿大的考試提供學(xué)習(xí)指南，盡管它的考試搜索器只列出了美國(guó)的考試課程。最后，在互聯(lián)網(wǎng)上搜索"ham radio club in [your city/town]"，很可能就會(huì)找到俱樂(lè)部的網(wǎng)站，其中可能會(huì)有聯(lián)系信息以及關(guān)于如何獲得執(zhí)照的更多信息。
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