- Der UV-K5 von Quansheng kann seine Firmware allein mit einem USB-Programmierkabel neu flashen und wurde dadurch in der Amateurfunk-Community zu einem prominenten Ziel für Software-Modifikationen
- Beim Baofeng UV-5R lag die Firmware in einem Nur-Lese-Speicher, beim UV-K5 sind jedoch sogar Firmware-Updates über dasselbe Kabel möglich, das auch für die Kanalkonfiguration verwendet wird – das verändert die Zugänglichkeit grundlegend
- Modifikationen erfolgen meist als Patches der offiziellen Firmware und müssen mit weniger als 3 KB freiem Platz in 64 KB Flash, einem 48-MHz-32-Bit-ARM-basierten Prozessor und 8 KB RAM auskommen
- Zu den tatsächlichen Modifikationen gehören ein grafischer Spektrumanalysator, Textnachrichtenaustausch zwischen K5-Geräten, verbesserter AM-Empfang, geänderte Systemschriftarten und ausgetauschte Bilder für die Startmeldung
- Mit einem Web-Patcher/Flasher auf Basis der Web Serial API ist das Hochladen im Browser einfacher geworden, doch wegen möglicher Missbräuche wie der Freischaltung illegaler Sendeoptionen muss sich der Amateurfunk weiterhin auf ein Ehrensystem verlassen
Warum der UV-K5 Aufmerksamkeit erregt hat
- Der UV-K5 von Quansheng ist ein 2023 veröffentlichtes tragbares Amateurfunkgerät, das Interesse geweckt hat, weil Funkenthusiasten Software-Verbesserungen und zusätzliche Funktionen dafür ausprobieren
- Mit K5 sind hier ursprünglich sowohl der UV-K5 als auch das neue Modell K5(8) gemeint
- Das Funkgerät selbst ist wie das Baofeng UV-5R auf einem „ordentlichen“ Niveau, der entscheidende Unterschied liegt jedoch in der Art der Firmware-Speicherung
Eine andere Designentscheidung als beim Baofeng UV-5R
- Das UV-5R von Baofeng war 2012 ein Produkt, das den Markt für günstige tragbare VHF/UHF-Funkgeräte aufgemischt hat
- Damals kosteten die günstigsten tragbaren VHF/UHF-Funkgeräte etwas mehr als 100 US-Dollar, das UV-5R wurde für ein Viertel bis ein Drittel dieses Preises verkauft
- Über die technische Leistung gab es zwar Beschwerden, doch Funkamateure kauften gleich mehrere Geräte, um sie im Auto oder am Arbeitsplatz zu lassen
- Die Firmware des UV-5R lag in einem Nur-Lese-Speicher, während der UV-K5 seine Firmware in Flash-Speicher ablegt
- Nutzer können den Flash-Speicher des UV-K5 mit demselben USB-Programmierkabel überschreiben, das sie auch zum Einrichten voreingestellter Frequenzkanäle verwenden
- Dieses Design eröffnet Modifikationen, die über die von Quansheng bereitgestellten Grundfunktionen hinausgehen, und wenn andere Funkgerätehersteller die Modifizierbarkeit stärker unterstützen, könnte das Innovationen im VHF/UHF-Bereich fördern
Wie die Firmware modifiziert wird und welche Hardware-Grenzen gelten
- Quansheng bietet ein kostenloses Installationswerkzeug zum Hochladen offizieller Firmware-Releases an
- Funkgeräte, die sich aktualisieren lassen, schaffen einen starken Anreiz für Nutzer, Firmware und Hardware per Reverse Engineering zu analysieren und eigenen Code zu schreiben
- Derzeit bestehen Modifikationen meist nicht in einer vollständigen Neuschreibung, sondern im Patchen der offiziellen Firmware
- Die Hardware-Beschränkungen sind ziemlich eng
- Die offizielle Firmware belegt den Großteil der 64 KB Flash-Speicher, sodass für Modifikationscode weniger als 3 KB Platz bleiben
- Die CPU ist ein 48-MHz-32-Bit-ARM-basierter Prozessor
- Es gibt 8 KB RAM
- Trotz dieser Einschränkungen sind die tatsächlichen Ergebnisse beeindruckend
Konkrete Beispiele für Modifikationen
- Es gibt eine Modifikation, die einen vergleichsweise ausgefeilten grafischen Spektrumanalysator installiert
- Die Bandbreite lässt sich anpassen
- Es lassen sich Schwellenwerte einstellen, um automatisch auf erkannte Spitzen abzustimmen
- Frequenzen, die ignoriert werden sollen, können festgelegt werden
- Eine andere Modifikation ermöglicht Textnachrichten zwischen K5-Geräten
- Es gibt auch eine Modifikation, die den Empfang von AM-Signalen verbessert, sodass das Flugfunkband klarer zu hören ist
- Viele Modifikationen sind eher leichtgewichtig
- Systemschriftarten ändern
- Die Startmeldung durch ein beliebiges Line-Art-Bild ersetzen
Webbasierter Patcher und Installationserlebnis
- Ein Modder namens whosmatt hat einen webbasierten Patcher/Flasher für den K5 erstellt
- Nutzer können im Menü mehrere Modifikationen auswählen, und das Werkzeug kombiniert diese mit der offiziellen Firmware zu einem benutzerdefinierten Image zum Hochladen
- Kombinationen sind nur möglich, solange die gesamte Speicherkapazität nicht überschritten wird
- In Chrome, Edge und Opera lässt sich der Flash-Speicher direkt im Browser aktualisieren, ohne das Installationswerkzeug von Quansheng
- Verwendet werden die integrierte Web Serial API und ein USB-Programmierkabel
- In den Hinweisen hieß es, nur Linux und Windows würden unterstützt, tatsächlich funktioniert es aber auch auf dem Mac
- Bei der Fehlerbehandlung der Web Serial API gibt es noch Verbesserungsbedarf
- Bei Verwendung eines instabilen USB-Programmierkabels zeigte das Installationswerkzeug von Quansheng einen Kommunikationsfehler an und brach den Upload ab
- Web Serial stürzte stillschweigend ab und legte dabei das gesamte Windows-Betriebssystem lahm
- Es gibt noch weitere K5-Modifikationen, die nicht im Online-Patcher von whosmatt enthalten sind, sowie eine Python-basierte Toolchain für Nutzer, die eigene Modifikationen schreiben möchten
Die Risiken der Offenheit und die Vertrauensstruktur des Amateurfunks
- Wenn sich K5-Funkgeräte frei modifizieren lassen, entsteht auch Missbrauchspotenzial
- Die Firmware von Quansheng blockiert Sendungen im Flugfunkband, um illegale und gefährliche Störungen zu verhindern
- Diese Sperre lässt sich per Patch entfernen
- Allerdings wäre für das 5-W-Signal des K5 vermutlich ein Verstärker nötig, um eine größere Bedrohung darzustellen
- Funkamateure haben grundsätzlich auch ohne Firmware-Sperren die Möglichkeit, sich schlecht zu verhalten
- Solche Sperren sind nützlich, um versehentlichen Missbrauch zu verhindern, doch solange problematische Signale nicht lange genug andauern, um den Standort des Senders per Triangulation zu bestimmen, muss sich der Amateurfunk auf ein Ehrensystem verlassen
- Dieses Prinzip gilt auch dafür, den Fernseher der Nachbarn nicht zu stören oder nicht auf verbotenen Frequenzen zu senden
Die Zukunft der internen Signalverarbeitung im Funkgerät
- Viele der heute interessanten Anwendungsfälle im Amateurfunk hängen mit digitaler Signalverarbeitung zusammen
- Diese Verarbeitung findet normalerweise auf einem Computer statt, der mit dem Funkgerät verbunden ist
- Da Embedded-Controller leistungsfähiger werden, zeigt das Modifikations-Ökosystem des K5 eine Zukunft, in der mehr Verarbeitung direkt im Funkgerät stattfindet
- Es könnte möglich werden, neue Funktionen wie Smartphone-Apps hinzuzufügen, und man darf hoffen, dass Hersteller diese Richtung aufgreifen
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Die Custom-Firmware, die Leute für dieses Funkgerät bauen, ist wirklich beeindruckend.
Ich nutze derzeit die Firmware von egzumer, und die enthält sogar einen Spektrumanalysator.
Allerdings entspricht das Funkgerät selbst dem, was man von einem 30-Dollar-Import erwarten würde: Das Frontend wird leicht übersteuert, und die Oberwellen beim Senden liegen weit außerhalb der FCC-Grenzwerte.
Trotzdem ist es als Einstieg in den Amateurfunk ein enorm gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.
Meiner Ansicht nach ist die Qualität chinesischer Funkgeräte in den letzten Jahren ziemlich besser geworden, und auch die Testergebnisse des UV-K5 scheinen innerhalb der FCC-Grenzen zu liegen.
Im 2-m-Band gibt es ausreichend Spielraum, im 70-cm-Band liegt es etwas näher an der Grenze.
Wenn man außerhalb dieser Bänder sendet, wird es deutlich schlechter, aber dafür wurde es von vornherein nicht entwickelt.
Bei Oberwellenmessungen solcher Funkgeräte muss man vorsichtig sein.
Viele versuchen, das mit einem SDR zu beurteilen; dabei wird das SDR-Frontend mit ziemlicher Sicherheit übersteuert, es entstehen alle möglichen Intermodulationsprodukte, und die verwechselt man leicht mit Aussendungen des Funkgeräts.
Ich wünschte, die ARRL würde mehr Testberichte in QST veröffentlichen.
Bei Online-Testergebnissen gibt es sicher auch Geräteabweichungen, aber ein großer Teil der Streuung scheint auch daher zu kommen, dass beliebige Leute im Internet mit jeweils unterschiedlichen Testaufbauten messen.
Trotzdem gibt es eine Anfang 2023 vergebene FCC-ID.
https://fcc.report/FCC-ID/XBPUV-K5
Ich habe mir am Ende eins gekauft.
Es liegt preislich unter meiner Impulskauf-Grenze für Dinge, die ein Hobby entfachen, also hoffe ich, dass es nicht lange in der Schachtel liegen bleibt.
Ich will es selbst zerlegen und sehen, was man sonst noch damit machen kann.
Ich wünschte, mehr Hersteller würden die Firmware solcher Geräte öffnen.
Die werkseitigen Standard-Sicherheitsvorkehrungen sollten erhalten bleiben, aber Nutzer sollten daran herumbasteln können.
Günstige, hackbare Dinge helfen dabei, neues Interesse an Funktechnik zu wecken, besonders wenn man sie mit bereits vertrauten Tools wie WebSerial bearbeiten kann.
Es wurde nur reflashbar gemacht, um bei geänderten Anforderungen neue Binary Blobs ausliefern zu können, und Leute haben die Standard-Firmware per Reverse Engineering analysiert und begonnen, sie neu zu schreiben.
Es ist eher mit Rockbox vergleichbar als mit einem wirklich offenen Funkgerät.
Ich habe bereits bessere Funkgeräte, daher werde ich damit vermutlich nicht wirklich senden.
Wenn man GPS, das Flugfunkband oder Mobilfunk stört, bekommt man ziemlich heftig Ärger, aber wenn man nicht lautstark auffällt und irgendwelche anderen Experimente macht, kümmert sich in Wahrheit niemand darum.
Auf AliExpress wird es mit kostenlosem Versand für 24 kanadische Dollar verkauft.
Ich verstehe nicht, wie das möglich ist.
Allein die Materialkosten scheinen höher zu sein; es wäre interessant, wenn jemand erklären könnte, wie diese Wirtschaftlichkeit zustande kommt.
Einer übernimmt den größten Teil der RF-Kette, der andere ist für Display und Tasteneingaben zuständig.
Bei Massenproduktion kosten beide vermutlich jeweils weniger als 1 Dollar.
Die meisten übrigen Teile sind winzige passive Bauelemente für Filterung und Impedanzanpassung, die pro Stück nicht einmal 1 Cent kosten.
Bei den Entwicklungskosten braucht es zwar Können bei der Bauteilauswahl und beim Packaging, aber die Hauptplatine ist im Allgemeinen auf einem Niveau, das viele Absolventen der Elektrotechnik entwerfen könnten.
Bei genauerem Hinsehen liegt die Raffinesse nur ein paar Stufen über einem Happy-Meal-Spielzeug; weil aber niemand ein hochwertiges, flexibles Funkgerät baut, kaufen am Ende alle dieses hier zum Experimentieren.
Ich meine Dinge wie Preise für Apple-Unterhaltungselektronik, TI-Mikrocontroller, Qualcomm/TI-Funkchips oder Intel-FPGAs.
Die Technik dahinter ist sehr grundlegend und existiert seit über 100 Jahren.
Man kann sogar mit ein paar Kabeln und einem Verstärker ein AM-Radio bauen [1].
Natürlich ist so ein neues Funkgerät etwas komplexer als das, aber einfache SoCs sind heute ebenfalls sehr günstig, und mit Skaleneffekten wird es noch billiger.
Bis vor Kurzem waren Funkgeräte mit geringer Leistung sogar Kinderspielzeug.
[1]: https://www.wikihow.com/Create-a-Simple-AM-Radio
Manche bekommen es gelegentlich sogar noch günstiger.
Ich habe mir auf AliExpress eins für 20 kanadische Dollar gekauft, lange bevor die Leute anfingen, daran herumzubasteln.
Der Lautsprecher funktioniert nur sporadisch, und man muss auf das Gehäuse drücken, damit Ton herauskommt; vermutlich gibt es irgendwo eine schwache Lötstelle.
Ich habe den Verkäufer kontaktiert, bekam aber nur endloses Ausweichen zurück.
Jedenfalls gilt hier Käufer aufgepasst, und es gibt einen Grund, warum solche Dinge wahnsinnig billig sind.
Im Grunde ist es ein HT aus dem Dollarstore.
Was die Community damit schafft, ist erstaunlich, aber ich frage mich weiterhin, warum solche hackbaren Geräte immer nur Low-Power-Chips verwenden.
Viele Produkte am Markt sind im Grunde Computer mit spezieller Ein- und Ausgabe, doch die meisten Firmwares und Mikrocontroller schöpfen das Potenzial der übrigen Hardware nicht aus.
Für ein paar Dollar mehr könnte man, wenn man wollte, doch Hunderte zusätzliche Funktionen einbauen.
Auf der Website und im Handbuch wird Scramble-Sprachverschlüsselung in 10 Gruppen erwähnt
Was sie tatsächlich macht, wird nicht angegeben
Ich habe mich immer gefragt, was nötig wäre, um mit solchen Geräten ein wirklich gutes System für verschlüsselte Kommunikation zu bauen
Soweit ich es verstehe, sind verschlüsselte Aussendungen im Amateurfunk allerdings wohl illegal
Wenn man bei der FCC eine Genehmigung kauft, kann man sie in kommerziellen Bändern nutzen, und die üblichen 2,4-GHz-/5-GHz-ISM-Bänder kann man im Großen und Ganzen frei verwenden
In der Praxis ist die FCC nicht allmächtig und hat nur begrenzte Ressourcen, daher wird Missbrauch durch Leute oft wohl durchgehen
Als Privatperson muss man schon selbst zur Belästigung werden, um den Zorn der FCC auf sich zu ziehen
Man hört gelegentlich davon, dass jemand wegen illegaler Handy-Störsender verhaftet wurde, aber ich erinnere mich nicht daran, dass jemand wegen der Nutzung von Verschlüsselung erwischt wurde
Damit so etwas ernsthaft verfolgt wird, braucht es einen Wendepunkt wie die Veränderung, die billige Drohnen für RC-Fluggeräte gebracht haben
Also den Punkt, an dem sehr leistungsfähige Hardware extrem billig und leicht zugänglich wird, auch für Leute, die das Hobby nicht kennen
Die RC-Flug-Community hatte eine hohe Einstiegshürde, sodass man zwangsläufig mit der Community in Kontakt kam, wenn man mitmachen wollte; über Jahrzehnte war das im Grunde Selbstregulierung
Drohnen haben das geändert, und die FAA musste eingreifen und regulieren
Ich denke, günstige chinesische Funkgeräte nähern sich ebenfalls diesem Punkt
Trotzdem erfordert selbst ein Baofeng noch Programmierung und Selbststudium
Geräte wie der Flipper Zero sind deutlich schädlicher
Denn selbst wenn ihre Funktionen begrenzt sind, machen sie es sehr leicht, auf eine Weise lästig zu werden, die Nutzer kaum ignorieren können
Es scheint nur eine Frage der Zeit, bis bei Amazon ein billiges Funkgerät auftaucht, das einem alles abnimmt und es Nicht-Hobbyisten ermöglicht, Dinge kaputtzumachen
Stellt euch etwas vor, das so fähig ist wie ein HackRF und so einfach zu bedienen wie ein iPhone – dann gibt es Probleme
Technisch gesehen ist es vielleicht keine Verschlüsselung, aber die Grenze ist unscharf
https://github.com/kamilsss655/ESPRI?tab=readme-ov-file
Ich habe mir das Datenblatt[1] des BK4819 angesehen, der den Kern dieses Geräts bildet, und auf der Empfangsseite gibt es I/Q-Ausgänge; außerdem scheint es möglich, dass intern auch auf der Sendeseite I/Q-Eingänge vorhanden sind
Es ist also ein SDR und offenbar nicht nur auf FM beschränkt
Die geringe Sendeleistung wird es vermutlich auf Sichtverbindungen beschränken, aber es ist eine interessante Grundlage, mit der man arbeiten kann
[1] https://touchardinforeseau.servehttp.com/f4kmn/f4kmn/FRANCAI...
Also mit einem USB-C-Port auf der einen Seite und einem Antennenanschluss auf der anderen
Mit einem Computer-Funkgerät könnte man in den VHF/UHF-Bändern viele interessante Dinge machen
Gute Beispiele sind APRS-Relais oder Paketdaten
Empfangen kann man mit SDR, aber zum Senden braucht man ein Funkgerät, das Audio verwendet, was wackelig ist
Vollständiges I/Q wäre schön, aber schon reine FM-Daten wären in Ordnung
Ernst gemeinte Frage: Ich würde gern von den Leuten, die mich runtergevotet haben, erklärt bekommen, wo ich falschliege
Die Sendeseite ist nur FM
Die oben im Artikel verlinkte Produktseite bewirbt Sprachverschlüsselung als Feature; ist das in den US-Amateurfunkbändern nicht weiterhin eindeutig illegal?
Oder ist damit einfach CTCSS/DCS gemeint?
CTCSS/DCS ist weder Verschlüsselung noch Scrambling, sondern nur ein Signalisierungsverfahren innerhalb des Bands
Auch Funkgeräte, die es nicht unterstützen, können CTCSS/DCS hören
Ich hoffe, dass jemand FT8 auf dieses Gerät portiert
Derzeit braucht man zum Senden und Empfangen von FT8 ein Handy oder einen PC
FT8 nutzt SSB, und dieses Gerät kann kein SSB
FT8 über FM zu betreiben wäre sowohl bei der Bandbreite als auch bei den Schwachsignal-Eigenschaften Verschwendung
FT8 wird normalerweise auf HF mit Weitstrecken-Ausbreitung gemacht, wobei es wichtig ist, sehr kleine Signale herauszufiltern
Es gibt auch Leute, die FT8 auf VHF nutzen, aber sie verwenden Funkgeräte mit SSB-Fähigkeit
Dieses Funkgerät hat wahrscheinlich auch nicht genug Rechenleistung, um FT8 zu verarbeiten
Bei mir hatte schon ein Raspberry Pi 3 damit zu kämpfen
Außerdem besteht ein großer Teil von FT8 darin zu entscheiden, was gesendet wird und wem man antwortet, also braucht man auch einen guten Bildschirm
Dem Artikel zufolge sind CPU und verfügbarer Flash-Speicher sehr begrenzt
Ich habe auch angefangen, ein wenig Hardware für digitale Modi zu bauen; das hier könnte ein günstigeres Frontend und ein guter Ansatzpunkt für Filter sein
In der Spezifikation fiel ein Scrambler auf, der in einem Amateurfunkgerät eigentlich nichts zu suchen zu haben scheint
Vielleicht ist damit in Wirklichkeit etwas wie DTS/CTCSS gemeint und keine Verschlüsselung, aber im Benutzerhandbuch taucht das Wort encryption auf; es könnte auch ein Übersetzungsproblem sein
Ich frage mich, was diese Funktion genau ist und ob jemand mit einem tatsächlichen Gerät das genauer weiß
Konzeptionell wird dabei das Spektrum des Basisbandsignals um eine vorher vereinbarte Frequenz, also den Schlüssel, gespiegelt; die resultierende Sprache ist schwer verständlich
Beim UV-K5 kann nur eine einzelne Schlüsselfrequenz gewählt werden
Raffiniertere Verfahren verwenden Dinge wie Rolling Codes oder Frequency Hopping
Das ist unabhängig von CTCSS/DCS, das dieses Funkgerät unterstützt, und auch keine Methode, die Bedeutung zu verbergen
Dass es auf Amateurfunkfrequenzen illegal ist, stimmt, weil man dort die Bedeutung nicht verschleiern darf
Bei FRS könnte es meiner Meinung nach legal sein, aber dieses Funkgerät hat keine Typenzulassung für FRS, also ist streng genommen auch das illegal
Allerdings gibt es viele Leute, die sich um die FRS-Typenzulassung nicht besonders kümmern
Unterm Strich gibt es für dieses Funkgerät keinen vollständig legalen Einsatzzweck dafür
[1]: https://en.wikipedia.org/wiki/Voice_inversion
Die Regeln sind ohnehin praktisch nicht durchsetzbar, und es gibt auch keine wirklichen Nachteile
Ich bin selbst Funkamateur, aber viele Funkamateure reagieren überempfindlich, weil sie glauben, Unternehmen würden plötzlich nach Belieben die Amateurbänder nutzen
Realistisch müsste man nur die bestehende Regel durchsetzen, sich regelmäßig im Klartext zu identifizieren, und danach sollte man senden dürfen, was man will
Schon heute beruhen viele verbreitete digitale Modi auf proprietären Vocodern und lassen sich ohne erheblichen Aufwand nicht decodieren; durch Verschlüsselung würde sich also auch nicht viel ändern
Jetzt ist der Moment, in dem die wütenden Funkamateure auftauchen
Die CPU ist nicht leistungsfähig genug, um echte AES-Verschlüsselung zu implementieren, und im Datenblatt wird auch kein Hardware-Kryptomodul erwähnt
Es könnte ein Invertierungs-Scrambler sein; der wäre in Software nicht schwer zu implementieren, und selbst wenn er nicht in der Standard-Firmware steckt, könnte ihn jemand umsetzen
Der Nutzen von Scramblern ist heutzutage allerdings begrenzt
Sie taugen höchstens dazu, andere zu nerven, und lassen sich sehr leicht aushebeln
Dass chinesische Amateurfunkgeräte undokumentierte Verschlüsselungsfunktionen haben, wäre auch nicht beispiellos
Die FCC scheint sich nur dann dafür zu interessieren, wenn Leute anderen so sehr auf die Nerven gehen, dass sie Aufmerksamkeit erregen
Dort heißt es, es sei ein einfacher Scrambler
Es ist schwer vorstellbar, dass in einem 30-Dollar-Funkgerät ein Chip steckt, der stark genug für vollwertige Echtzeit-Verschlüsselung ist