Maak je eigen goedkope D-Star transceiver voor 135 €

Star Linking v 2.0 beta is er!

Een stukje geschiedenis

Al geruime tijd experimenteren amateurs met digitale stemoverdracht. Amerikaanse amateurs gebruiken afgeschreven toestellen van politie of brandweer, aangepast voor de amateurbanden. Ze werken volgens het APCO 25 protocol (The Associated Public-Safety Communications Officials (APCO) of kortweg de P25 norm). Hier in Europa is P25 niet simpel te vinden omdat men er vooral het Tetra systeem gebruikt. Het ASTRID-netwerk, waaronder meer brandweer en politie gebruik van maken, gebruikt Tetra. P25 en Tetra en zijn niet compatibel. Afgeschreven Tetra-toestellen zijn niet voorhanden, laat staan ze ombouwen voor de amateurbanden. Een enkeling in Europa kan aan een P25 toestel geraken. Maar daarna nog een tegenstation vinden is nog véél moeilijker... Er was duidelijk nood aan een wereldwijde norm voor digitale communicatie op maat van de radioamateur, los van alle reeds bestaande en niet compatibele normen. Japanse radioamateurs (JARL) besloten daarom zelf een digitaal systeem voor de radioamateurdienst uit te werken. In 2001 ontwikkelden ze, met de steun van de Japanse overheid, D-STAR. D-STAR is het letterwoord voor Digital Smart Technologies for Amateur Radio. Een protocol voor digitale stem en data. Naast het protocol staat D-STAR ook voor de technologie achter de netwerkstructuur van repeaters en gateways.

D-STAR is geen modulatiesoort maar een protocol

Een protocol is een afspraak waarin men vastlegt in welk vorm en volgorde er digitale informatie wordt doorgestuurd. We onderscheiden twee systemen binnen D-STAR:

• DV D-STAR 6,25 kHz breed, datasnelheid 4,8 kbps (2,4 kbps voice, 1,2 kbps FEC voor voice en 1,2 kbps data). Wordt gebruikt op 2m, 70cm & 23cm.
• DD D-STAR 150 kHz breed, datasnelheid is 128 kbps. DD dataoverdracht wordt enkel gebruikt op 23cm gezien zijn grotere bandbreedte.

De digitale informatie bij D-STAR wordt in GMSK modulatie uitgezonden: 'Gaussian Minimum Shift Keying'. GMSK gebruikt de 'quadrature phase shift keying modulatie' techniek. Onze GSM systemen gebruiken ook deze modulatiesoort.

Het protocol

Het DV D-STAR systeem heeft aan de gebruikerszijde een toestel nodig dat het D-STAR protocol kan zenden en ontvangen. In het toestel zelf zijn er instellingen die een tekstbericht bevatten of een callsign of de naam van een repeater, deze zullen we gemakkelijkheidshalve 'datagegevens' noemen. DV D-STAR bevat voice (stem) en data informatie. Deze gegevens worden gelijktijdig uitgezonden. En kunnen ook gelijktijdig ontvangen worden. Je kan in één beweging praten en tekst doorzenden, en dus ook een stem ontvangen en gelijktijdig letters, cijfers en tekens ontvangen. Alle gegevens van de stem, de GPS, callsign gegevens, enz... worden netjes gerangschikt zoals het D-STAR protocol dat voorschrijft, en in pakketjes uitgezonden. De blokjes informatie staan in elk pakketje steeds op dezelfde volgorde. En elk blokje info heeft zijn typische lengte in het packet. Elk infoblokje staat precies op dezelfde plek in elk pakket van de stroom van de pakketjes. Een deel van zo een DV-pakket bevat bv:

CODEC

Het coderen en decoderen van de stem bij het zenden van analoog naar digitaal én bij ontvangen van digitaal naar analoog, gebeurt met een codec. Een codec is in de regel software voor een soundcard op een pc of een chip. De codec zorgt met rekenkundige trucks en akoestische compressie voor een minimum aan dataverkeer bij een maximum aan geluidskwaliteit. MP3 gebruikt daarvoor ook een codec. Bij D-STAR is dat de AMBE codec. Deze codec is ontwikkeld door Digital Voice System Incorporated. De AMBE codec zit ook in P25 apparaten en satelliet telefoons. Hoe de AMBE codec precies werkt is niet vrijgegeven door DVSI. Je moet voor elk gebruik ervan betalen. Je moet het IC kopen (met extra prijs voor de codec) om de codec te kunnen gebruiken. Dit gegeven is voor sommige amateurs een bezwaar omdat ze ervan uitgaan dat alle technologie die een amateur gebruikt open en vrij moet zijn... Er kan dus niet aan deze codec gesleuteld worden.

Fout correctie

Bij DV D-START worden er correctie gegevens meegezonden voor de data in het pakket: nl. de 'FEC' (Foreward Error Correction). Hierbij wordt volgens een vast patroon, bijna de helft van de voice data opnieuw meegezonden. De helft van de gegevens is dus ook meerdere malen te ontvangen. Wanneer dit patroon met extra gegevens niet juist aankomt door slechte ontvangst; gaat de codec in de ontvanger de “slechte” gegevens weglaten en de juiste erbij plaatsen (die zijn wat later opnieuw te ontvangen). Zo ontstaat er een reconstructie van het originele signaal. Deze reconstructie kan niet tot in het oneindige doorgaan: er moet voldoende ongestoord signaal aanwezig zijn om er nog iets 'juist' van te maken. In de praktijk zorgt deze FEC ervoor dat heel zwakke signalen nog feilloos goed klinken. Zelfs de helft van de gegevens mag onderweg verloren gaan: één kans op twee dat ze de volgende maal toch goed ontvangen worden. Een analoog signaal zou reeds lang in de ruis verdwenen zijn, maar het digitale signaal blijft in dezelfde omstandigheden nog zeer goed en ruisvrij klinken dankzij de FEC. Tot er geen gegevens meer uit het ontvangen signaal te halen zijn: dan hoort men niets meer. Ook geen ruis. Bij een DV-signaal is er nooit ruis te horen, is er nooit gekraak en ook geen flutter. Een signaal rapport geven is dus eigenlijk niet nodig. Het stemsignaal is hoorbaar te maken of is dat niet... In de praktijk is er een héél kort gebied tussen beiden in. Op dat héle korte ogenblik berekent de foutcorrectie met de beschikbare datagegevens iets dat klinkt als een mengeling van stukjes woord met korte constante tonen. Dit is merkbaar, maar zeker niet storend.

Verbindingen maken

Er bestaan, net zoals bij analoge systemen, voor DV D-STAR draagbare toestellen, toestellen voor de wagen of in de shack. Er zijn eveneens repeaters voorhanden. De meeste repeaters zijn door een gateway met elkaar verbonden. Voor DD D-STAR is er nog maar één toestel te koop dat zowel in de wagen als in de shack kan worden gebruikt. ICOM is voorlopig de enige fabrikant van repeaters en transceivers. Ze maken ook een toestel waar Kenwood zijn naamsticker op plakt. Er zijn bouwpakketten te koop voor zowel repeaters als 'converters' om een analoge transceiver digitaal in te zetten. En met een 'dongle' een kaartje via de usb poort van je PC of laptop maak je naar analogie met echolink of l.R.L.P. verbindingen via het Internet naar repeaters. GPS-gegevens worden ook mee verzonden in het datagedeelte. Dat heet dan DPRS. Ook zijn er hoe langer, hoe meer programma's door radioamateurs geschreven te verkrijgen. Deze maken van je D-STAR portabel of transceiver een modem voor data!

Soorten van DV verbinding via het D-STAR systeem

Rechtstreekse verbindingen via de ether, via een “backbone”-gateway op 10 GHz of via het Internet zijn schering inslag bij het D-STAR systeem. Hierbij zijn repeaters onderling wereldwijd verbonden via een “gateway”. De gebruikers merken of horen niets van het schakelen. En de verbindingen klinken gewoon naadloos. Deze onderlinge verbindingen zijn gebaseerd op de TCP/IP-techniek. Net zoals bij een computer netwerk. In feite is een D-STAR transceiver een terminal al dan niet aangesloten op een netwerk. In het algemeen zijn er 6 types van verbindingen:

1. Simplex
Gelijk aan analoge verbinding met extra optie dat je positiebepaling kan worden doorgegeven aan mekaar en dat je een callsign-filter hebt (een callsign squelch). Naargelang het toestel ook een auto callback met je callsign of een gesproken boodschap.

2. Callsign routing
Haal het callsign van je tegenstation op uit het geheugen van je transceiver, druk PTT en het D-STAR systeem zoekt automatisch je tegenstation op, waar ook ter wereld. Daarna maakt het systeem een verbinding tussen de repeater waar je tegenstation het laatst gehoord is en de repeater die je lokaal gebruikt. Dit zoeken en schakelen neemt nog geen halve seconde in beslag. Je eigen GPS gegevens worden netjes automatisch meegezonden en je positie, afstand en richting kan door het tegenstation gezien worden. Je kan ook kiezen voor DPRS: daarbij gaan je uitgezonden GPS gegevens via de gateway naar de diversie one-line APRS-sites. Allemaal gelijktijdig met één transceiver.

3. Repeater(node) routing en Gateway linking
Hierbij koppel je twee repeaters waar ook ter wereld aan elkaar (zoals bij IRLP of Echolink) echter zonder DTMF tonen of computerstemmen. En met behoud van perfecte stemkwaliteit en gelijkblijvende volumes. Je tikt gewoon het callsign van de te werken repeater in, op PTT drukken en de verbinding is gemaakt. Of nog gemakkelijker: je gebruikt het callsign geheugen van de transceiver of portabel. Amateurs die via het Internet zonder transceiver werken, kunnen zich met een “DV Dongle” ook aanmelden en meepraten.

4. Reflector linking
Je kan je aanmelden op een voorgeprogrammeerde reeks repeaters bv: alle repeaters van Londen en Brisbane. Of alle repeaters uit een bepaald noodgebied. Deze groepen hebben een naam. Deze naam intikken op je transceiver of uit het callsgeheugen halen, PTT drukken en de verbinding is al klaar.

5. Multicasting
Een reeks van repeaters die vanuit je lokale repeater aan te spreken zijn. Een soort van preselectie enkel via je lokale repeater.

6. Met behulp van een PC en een programma voor data uitwisseling
DV mag dan wel een lage datasnelheid hebben, toch is er veel mogelijk. Chatten kan op deze manier maar ook een e-mail versturen of ontvangen. Of naar een andere PC rechtstreeks een file verzenden: foto, tekstbestand enz... Een variant van SSTV bestaat ook. Beelden van een webcam kunnen op vaste tijdstippen door de lucht verzonden. Vrijwel al deze programma's zijn gratis te downloaden en worden door amateurs gemaakt. Ze werken prima en zijn nog in volle ontwikkeling: de toepassingen ervoor stijgen van dag tot dag. D-Rats, D-STAR Comms, D-STAR TV, D-Term...
Combinaties van bovenstaande methodes zijn ook mogelijk.

Digital Data

Digital Data D-STAR maakt gebruik van het ethernet protocol. DD-D-STAR is enkel data met een snelheid van 128kbps. Op de ethernetpoort van je DD transceiver prik je gewoon je PC in. Met een Web-browser of terminal ben je zo vertrokken. Je kan zonder probleem een vergelijking maken met een draadloze modem en dito netwerk dat via een radioverbinding op de 23cm band werkt. Gebruik: elke mogelijke PC toepassing via een netwerkverbinding: surfen, e-mail, enz...

Tot slot

D-STAR is het eerste DV systeem dat wereldwijd lijkt door te breken. Het is flink op weg om de analoge FM-uitzendingen te vervangen. Niet alleen voice maar ook APRS, Echolink, Fax, SSTV, enz...

In november 2008 is er op de IARU (International Amateur Radio Union) Region 1-vergadering, vrijwel unaniem het licht op groen gezet voor het gebruik van DV. Frequenties werden tevens toegewezen aan DV zowel op de VHF- als UHF-band. DV wordt nu gezien als de logische opvolger van analoge FM voice verbindingen.

DV D-STAR is geen GSM-netwerk voor radioamateurs: alle verbindingen zijn publiek en dus door iedereen hoorbaar.

DV-Dstar is geen draadloze Internet: alle data-verbindingen die gelegd worden dienen via radioamateur netwerken te verlopen.

Door de combinatie van radio en PC zal het ongetwijfeld ook heel wat jonge mensen weten aan te spreken. En hierdoor wordt het radioamateurisme tweemaal verrijkt: met nieuwe techniek én met nieuwe radioamateurs!