Цифровая связь D-STAR


Цифровая связь D-STAR – старое направление в радио-любительской практики с новым смыслом.

В данной статье речь пойдёт о новом направлении радио-любительской связи, кардинально отличающийся от классического понятия «цифровая связь», применяемого в последние 20 лет. Что подразумевалось под «цифровая связь» раньше? Это радио-связь, ограниченная передачей текстовых сообщений в разных видах кодирования, скоростью посылки и методами помехозащиты. Новое слово и новое направление в области радиосвязи под названием D-STAR уже становится популярным во многих странах. Причина проста - большие возможности, получаемые при использовании полностью цифрового канала связи, сервис при работе в эфире, возможности интеграции в сети, использующие в качестве транспорта Интернет.

Развитие математического аппарата применительно к методам кодирования сигнала, совместно с развитием микроэлектроники высокой интеграции позволили в стандартный канал связи полосой 6.25кГц поместить цифровой поток со скоростью передачи данных 4800бод. В этом потоке информации 75% канала занимает оцифрованный звуковой поток+избыточная информация и 25% занимает вспомогательная информация. В поток служебных данных может быть включена разнообразная информация.

В приложении к радиолюбительской тематике, это может быть информация о позывном вызывающего абонента, данные GPS – приёмника, данные о ближайших шлюзах в интернет сеть, повторение данных маршрута, данные о позиции, свободный текст, цифровой SQL, а так же данные передаваемые через последовательный порт.

Протокол и спецификация цифровой связи D-STAR разрабатывались в течении 2001-2003 годов. Проект был профинансирован правительством Японии и в содружестве с Японской радиолюбительской Лигой (JARL). В результате научных исследований и работ, проведёных в 2001 году, спецификации D-STAR были опубликованы и утверждены как рабочие. Компания ICOM приступила к разработке новых трансиверов для внедрения технологии D-STAR в радиолюбительские массы.

Начиная с апреля 2004 года, компания ICOM начинает выпускать свои первые трансиверы, поддерживающие технологию D-STAR. Первым коммерческим трансивером был трансивер диапазона 23 см ICOM ID-1. ID-1 остается единственным трансивером, поддерживающим наряду с режимом передачи голоса (Digital Voice, DV), еще и режим передачи данных (Digital Data, DD) с поддержкой Ethernet-сети.

В конце 2004 года ICOM совместно с JARL внесла ряд существенных изменений в технологию, позволивших использовать более низкие диапазоны, после чего был выпущен трансивер 2-х метрового диапазона ICOM IC-2200H. Из-за внесенных изменений для ICOM ID-1 был выпущен комплект модернизации.

В 2005 году компания ICOM выпустила двухдиапазонный портативный трансивер ICOM IC-V82 с поддержкой технологииD-STAR. который Для работы в цифровом режиме этой станции необходим модуль UT-118, который был выпущен в продажу позже. В июне 2005 года редакцией журнала «QST ARRL» был опубликован обзор трансивера. (С обзором можно ознакомиться, СКАЧАВ ЕГО С НАШЕГО САЙТА.

В основе технологии D-STAR лежат оригинальные запатентованные методы кодирования информации. Это технологическое ограничение, не позволяющее развивать алгоритм и увеличивающее стоимость изделия, т.к. требует соблюдения авторских прав.

На сегодняшний день выпускается как промышленное оборудование, позволяющее построить узлы D-STAR на базе фирменных репитеров ICOM, так и самодельные модули, позволяющие превратить любой УКВ-трансивер с поддержкой режима передачи 9600 в в симплексный узел или репитер поддерживающий все D-STAR функции.

Спецификация D-STAR, как было отмечено ранее, включает в себя два радио-интерфейса:

  • Режим DV (Digital Voice) использует полосу спектра в 6.25 КГц для потоковой передачи цифровых данных аудиокодека на скорости 4800 бод. Получается цифровой канал связи, позволяющий проводить сеансы связи с идентификацией по позывному сигналу. При использовании обычной распространённой радиостанции аналогового типа, прослушать такой цифровой канал не представляется возможным.

В поток данных с аудиокодека включаются биты избыточного кодирования. Это стандартная процедура оцифровки, позволяющая восстановить частично потерянные данные в зашумлённом канале, а так же может нести дополнительную информацию, так же известную как Slow-Data: повтор данных маршрута, цифровой SQL, свободный текст (20 знаков), данные о позиции / данные последовательного порта. Данные о позиции чаще всего называют D-PRS, обычно это или исключительно подготовленные данные протокола APRS/TNC-2 (режим DV-A), или «сырые» данные NMEA-формата от приемника GPS (режим DV-G).

  • Режим DD (Digital Data) позволяет вести пакетную передачу данных с использованием стандартных кадров Ethernet на скорости 128 Кбод. Для этого возможно использование полосы спектра в 125 КГц в диапазоне 23 см (1,2 ГГц). Фактически, данные режим позволяет передавать данные сетей TCP/IP поверх радиоинтерфейса D-STAR.

Использование режима передачи данных (DD) среди радиолюбителей пока слабо распространено, т.к. его поддерживает ограниченное оборудование компании ICOM: трансивер ID-1 и репитерный модуль ID-RP2D. Так же следует отметить, что согласно Российскому законодательству и Регламенту службы радиолюбительской связи, присоединение радиолюбительского оборудования напрямую к сетям общего пользования по данному протоколу запрещено. Т.е данный канал не может использоваться для предоставления доступа к ресурсам сети Интернет. В то же время регламент не запрещает использовать технологию для организации собственных частных сетей на условиях не использования средств шифрования.

Парк станций с функцией D-STAR не сегодня содержит пару моделей трансиверов уже старого производства, так и большой перечень нового оборудования. Надеемся, что список D-STAR оборудования в ближайшее время будет постепенно расширяться. Ниже приведён список всех радиостанций, выпускаемые с поддержкой технологии D-STAR.

Портативные трансиверы с функцией D-STAR:

  1. ICOM IC-80AD — третья модификация двух-диапазонного (2 м / 70 см) цифрового (voice DV) портативного трансивера. P вых. = 5 вт.
  2. ICOM IC-V82 — 2 м одно-диапазонный цифровой (voice DV) портативный трансивер. P вых. = 7 вт. Для работы в протоколе D-STAR необходимо приобрести дополнительный модуль.
  3. ICOM IC-U82 — 70 см однодиапазонный цифровой (voice DV) портативный трансивер. P вых. = 5 вт. Для работы в протоколе D-STAR необходимо приобрести дополнительный модуль.
  4. ICOM IC-91AD/IC-E91 + D-STAR— двухканальный, двух-диапазонный (2 м / 70 см) цифровой портативный трансивер. P вых. = от 0.5 вт до 5 вт на каждом диапазоне.
  5. ICOM IC-92AD— двухканальный, двух-диапазонный (2 м / 70 см) цифровой (voice DV) портативный трансивер. P вых. = 5 вт на каждом диапазоне. Прочная и водозащищённая конструкция. Опционально поставляется с микрофоном со строенным GPS приёмником.
  6. ICOM ID-31 — 70 см цифровой мобильный трансивер. P вых. = от 1 до 5 вт. Новейший портативный трансивер ДЦВ диапазона. Призван составить без альтернативную конкуренцию дешевым китайским «мылницам» по качеству сборки и способности работы в цифровом формате передачи голоса (voice DV). Наличие GPS – приёмника на борту позволяет строить простые цифровые сети с поддержкой D-STAR.
  7. ICOM ID-51— 2 м / 70 см двухдиапазонный цифровой мобильный трансивер с двумя независимыми каналами приёма. P вых. = от 1 до 5 вт. Новейшая радиостанция, аналогичная по функциям ID-31, но с двумя диапазонами приёма и бОльшим сервисом.

Автомобильные и базовые трансиверы с функцией D-STAR:

  1. ICOM ID-1 — 23 см цифровой (voice/data) мобильный трансивер. P вых. = от 1 до 10 вт. Порты: USB, Ethernet. Единственная модель радиостанции на 1300МГц с полноценным протоколом передачи данных.
  2. ICOM ID-800H — двух-диапазонный (2 м / 70 см) цифровой мобильный трансивер. P вых. = 55 вт для 2 м и 50 вт для 70 см.
  3. ICOM IC-2200H — 2 м однодиапазонный цифровой мобильный трансивер. P вых. = 65 вт. Для работы в протоколе D-STAR необходимо приобрести дополнительный модуль.
  4. ICOM IC-2820H/IC-E2820 — двухканальный, двухдиапазонный (2 м / 70 см) цифровой мобильный трансивер. P вых. = 50 вт на каждом диапазоне. Трансивер может быть куплен как с D-STAR модулем, так и без него. Модуль включает в себя встроенный GPS-приёмник с малогабаритной GPS-антенной. Этот трансивер доступен на сегодняшнем рынке и позволит на его основе построить современный узел D-STAR.
  5. ICOM ID-880H — двухдиапазонный (2 м / 70 см) цифрового мобильный трансивер. P вых. = 50 вт. Новый трансивер, выпускаемый с этого года и уже доступный на российском рынке. Идеально подходит в качестве простого базового D-STAR аппарата.
  6. ICOM IС-9100 — многодиапазонный стационарный КВ/УКВ трансивер с поддержкой технологии D-STAR. Для работы в протоколе D-STAR необходимо приобрести дополнительный модуль.
  7. ICOM IС-7100 — многодиапазонный возимый КВ/УКВ трансивер. Новый мобильный все диапазонный трансивер с поддержкой технологии D-STAR, совсем недавно выщедший на рынок.

Репитерное оборудование:

Приведённый ниже список оборудования для построения ретрансляторов сложно назвать радиолюбительским оборудованием в прямом смысле слова, т.к. требует глубокого понимания принципов работы цифровых сети. Но, приведённые модули, предназначены для построения цифровых сетей и использования НЕПОСРЕДСТВЕННО РАДИОЛЮБИТЕЛЯМИ.

  1. ICOM ID-RP2C – контроллер репирера, Может поддерживать до 5 модулей репитеров и до 2 модулей транка.
  2. ICOM ID-RP2000V — 2 м, модуль репитера для режима DV.
  3. ICOM ID-RP4000V — 70 см, модуль репитера для режима DV.
  4. ICOM ID-RP2V — 23 см, модуль репитера для режима DV.
  5. ICOM ID-RP2D — 23 см, модуль репитера для режима DD.
  6. ICOM ID-RP2L — 10 ГГц, модуль транкового соединения между репитерами.

На рисунке ниже представлен максимальный комплект оборудования, предназначенный для построения одного ретранслятора на все радиолюбительские частоты с шлюзованием в сеть интернет. Отметим, что это максимальный комплект, в который включено оборудование, позволяющее организовать ретрансляторную голосовую сеть (voice DV) на 145МГц, 430МГц, 1200МГц с возможностью передачи данных на высокой скорости и возможностью пробросить линк передачи данных на 10ГГц до такого же ретранслятора, где нет доступа к интернету или шлюзу.

В минимальном варианте построения ретранслятора понадобится один контролер репитера и репитер на один нужный диапазон.

Для малочисленных групп энтузиастов в настоящее время так же существует оборудование. В массе своей, это самодельные устройства, выпускаемые энтузиастами в единичных или мелкосерийных экземплярах. К ним относятся самодельные контроллеры узлов, контроллеры интернет шлюзов, самодельные платы модемов, позволяющие превратить любую радиостанцию в D-STAR совместимое устройство и другие устройства. О них вы легко найдёте массу информации в интернете, если вас заинтересовала эта информация. Немного об этом можно увидеть в следующем видео:

В реалиях нашей страны и стоимости нового оборудования, такие самодельные устройства - это огромная помощь при освоении новой технологии связи.

АЛЬТЕРНАТИВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ УЗЛОВ:

Сыграв не малозначимую роль в запуске D-STAR компания ICOM передала функцию развития инфраструктуры в руки радиолюбителей. В настоящий момент времени более 2 / 3 улов сетей D-STAR работает на самодельном оборудовании, разработанном и выпускаемом радиолюбителями.

В основе узлов, построенных на таком оборудовании, лежат обычные аналоговые станции, имеющие на борту порт TNC 9600. С помощью одной такой станции можно устроить симплексный доступ к сетям D-STAR, а при наличии двух – полноценный репитер на один диапазон. В свою очередь, имея несколько станций можно реализовать многодиапазонный узел.

Понятно, что такое новое высокотехнологичное оборудование стоит не малых денег и внедрение его в жизнь доступно скорее какой-нибудь организации, под потранажем которой находится сообщество радиолюбителей, чем малочисленной группе энтузиастов.

В одного контроллера в таких системах применяются различные модемы GMSK. Среди модемов следует выделить следующие типы:

  • Модемы на чипе CMX589A с прошивкой PA4YBR, таковых большинство
  • Модемы DV-RPTR различных версий, имеющих программную реализацию модема на чипах AVR и ARM
  • DV AP Dongle, компактное устройство, совмещающее модем и QRP-трансивер

Обязательным компонентом подобной системы является компьютер. Наиболее стабильными и предпочтительными являются системы на Linux, тем не менее, есть варианты на Windows. Ряд узловых программ (в частности, ircDDBGateway от G4KLX) могут работать одновременно как с репитерами от ICOM , так и с перечисленными типами модемов.

Практическое применение технологии D-STAR

Вопрос практического применения технологии важен т.к. на просторах интернета море информации о том, ЧТО ТАКОЕ D-STAR и описание оборудования, но практически нигде нет информации, ДЛЯ ЧЕГО ЭТО НУЖНО!!! В этом разделе восполним пробел и попробуем дать ответ.

В радиолюбительской практике технологию D-STAR стоит рассматривать как продолжение такой популярной темы как APRS, описанное В ЭТОМ РАЗДЕЛЕ.

Технология D-STAR включает в себя следующие составляющие:

  • Передача голоса в цифровом формате
  • Передача пакетных данных
  • Передача данных о местоположении

Первым и главным направлением, на который ориентирована технология D-STAR, является передача голоса в цифровом формате (Digital VoiceDV). Технология позволяет существенно повысить качества связи, а так же реализовать передачу голосовых данных точка-точка без промежуточных преобразований сигнала.

При использовании на стороне узла специального шлюзового программного обеспечения, появляется возможность построения разветвлённой сети ретрансляторов по всему миру, стране или городу. Таким образом, без потери качества, гуляя где-нибудь в парке, вы имеете возможность связаться с таким же гуляющим человеком в Лондоне, Германии или в Штатах. . При этом в цифровом канале передаются данные о том кто и кого вызывает, которые отображаются на экране радиостанции. Такой интересный прецедент уже был МЕЖДУ UA9WOT И AA0DW.

Получаем следующую конструкцию вызовов:

  • Прямой вызов абонента – когда один оператор может вызвать другого в прямом канале.
  • Вызов корреспондентов в пределах одного репитера (одного диапазона) – то же самое через узел.
  • Вызов корреспондентов в между модулями узла (cross-band)
  • Вызов корреспондента через интернет-шлюзузла – ситуация описанная выше по тексту с прогулкой.
  • Общий вызов всех корреспондентов через сервер рефлектора, к которому подключен ваш узел.

Современная радиостанция, выпускающаяся в последний год и поддерживающая технологию D-STAR, уже содержит в себе список основных узлов по всему миру. Так же, не составит большого труда записать вновь строящиеся узлы.

Для тех пользователей, у кого нет радиостанции с функцией D-STAR, энтузиастами выпускаются несколько обособленных устройств и модулей позволяющих построить за относительно небольшие деньги:

Второй сопутствующей функцией технологии D-STAR является сервис по передачи данных (Digatal Data DD). Одновременно с передачей голоса, в общем канале передачи данных возможна передача цифровых данных. Скорость потока в диапазонах 145\430МГц не большая, но в неё можно поместить какие-никакие данные и передать их на подобии СМС или данных телеметрии. Подключаем радиостанцию к компьютеру и вот, у нас есть шлюз в большой интернет.

В качестве примера предлагаем читателю ознакомиться с популярной за рубежом видео презентацией от John Davis WB4QDX. Посвящена она использованию передачи данных и использованию различного сервиса применительно к технологии D-STAR, включая приложение D-RATS.

Третьей функцией технологии D-STAR, как следствие из второй функции – это возможность в новых радиостанциях от компании ICOM передавать данные о местонахождении корреспондента, а так же, указание направления и расстояния до абонента, ретранслятора или шлюза. Для реализации такой функции новые портативные радиостанции от ICOM имеют на борту GPS-приёмник, а данные передаются узлами сети сразу в интернет-сегмент радиолюбительской сети APRS-IS.

К примеру, живёт радиолюбитель Вася где-нибудь на окраине города, а его друг радиолюбитель Петя едет к нему на машине в гости, но они до этого друг друга не видели, и где живут, представляют плохо. На радиостанциях D-STAR можно видеть координаты друг друга и при подъезде к посёлку ввести координаты в автомобильный GPS-навигатор. Что ещё интереснее, координаты нахождения Васи можно увидеть сразу на карте D-STAR в Интернете. Такая организация передачи данных популярна за рубежом и позволяет удобно информировать новых членов о точном месте проведения каких-либо мероприятий или слётов.

Вот так, к примеру, выглядит карта Санкт-Петербурга и Москвы на 1 Декабря 2013 года.

Карта покрытия сети D-STAR в Санкт-Петербурге

Карта покрытия сети D-STAR в Москве

Заключение

Технология D-STAR определённо несёт в себе очень большой потенциал к развитию. Начальная стоимость самодельных комплектов для построения шлюзов и модемов получается не очень высокой и доступна большинству пользователей. Всеобщими усилиями мы можем наладить современную радио-сеть, если в этом будет ваша заинтересованность.

В следующих статьях мы подробно рассмотрим современные радиостанции с функцией D-STAR и покажем видео демонстрацию работы станций в режиме цифровой передачи голоса.

Полезные ссылки по теме:


Radioexpert.ru

Возврат к списку