Il Protocollo D-Star
Con l’avvento delle nuove
tecnologie digitali, anche in campo radioamatoriale sono
stati condotti vari esperimenti e studi che hanno portato alla
realizzazione di apparati per operare in modo digitale, come
avviene ormai da tempo nella telefonia mobile.
I primi
studi in tal senso sono stati condotti dal Ministero delle
Telecomunicazioni Giapponese con una ricerca durata circa tre
anni grazie al coordinamento dell’associazione dei radioamatori
Giapponesi (JARL, Japan Amateur Radio League). Tra i
partecipanti al progetto vi furono anche diversi membri di
compagnie produttrici di apparati per radiotelecomunicazioni,
tra cui anche alcuni rappresentanti della società Icom. Il
gruppo di ricerca riuscì nel 2001 a completare questi studi e
realizzò uno standard che prese il nome di D-Star.
Nonostante si tratti di uno standard pubblicato
dalla JARL, è disponibile a chiunque sia interessato alla sua
implementazione; infatti il D-Star
è un protocollo “aperto”, ovvero ogni apparecchiatura radio
operante secondo le regole previste da tale protocollo, può
interagire con altre apparecchiature dotate del sistema
D-Star, dal momento che non e’ un sistema proprietario e
specifico di nessun costruttore. Attualmente la Icom è l’unico
produttore che supporta e che abbia realizzato qualche
implementazione concreta di questo sistema di trasmissione
digitale della voce e dei dati su un canale radio.
In sostanza ciò che lo standard
D-Star controlla, è quello che
viene definito l’air link,
ovvero un link via etere che
permette ad apparecchiature radio D-Star
di operare tra loro direttamente o attraverso appositi
ripetitori compatibili allo standard
D-Star. Lo standard D-Star
controlla la conversione tra il segnale analogico della voce
ricevuta dal microfono e il segnale radio digitale trasmesso via
etere, mediante il proprio codec. Lo standard prevede la
conversione sia dei segnali voce che dati. A tal proposito gli
apparati D-Star prevedono
interfacce di comunicazione verso il computer quali le porte
seriali RS232, USB o Ethernet. Per quanto riguarda il metodo di
gestione dei segnali digitali voce/dati da trasferire via
ripetitore, il tutto è lasciato allo studio di coloro che
implementeranno questi ripetitori, dal momento che lo standard
D-Star non presuppone un vincolo
in tal senso, se non nel modo di gestire la trasmissione del
segnale in etere. Pertanto la scelta del modo con cui un gateway/repeater
D-Star comunica con un altro nodo
equivalente è del tutto libera ed arbitraria: può essere
realizzato un link radio o via Internet.
Negli studi portati avanti dalla Icom, la stessa
casa ha prodotto una serie di apparecchiature per realizzare una
rete interamente radio, in modo da realizzare sia la parte di
accesso per l’utente, sia la parte per costruire la dorsale
della rete. Considerando la velocità di trasmissione dati
presente sulle singole tratte e considerando quindi la larghezza
di banda necessaria, la scelta è ricaduta sulle frequenze delle
microonde. A tal proposito sono stati realizzati due set di
apparecchiature, la prima inerente l’accesso locale dell’utente
mediante dei ripetitori D-Star
sulla gamma di 1.2GHz, mentre per l’interlink tra gli stessi e
quindi per formare la dorsale sono stati realizzati degli
apparati sulla banda dei 10GHz (dove la banda disponibile
risulta maggiore). Infatti la connessione tra i nodi della
dorsale avviene ad una velocità di 10Mbit/s.
Vediamo come si presenta un segnale proveniente da
un’apparecchiatura D-Star. I
segnali in fonia vengono “convertiti in/ricevuti da” un flusso
di dati, mediante un codec che implementa il metodo noto come
AMBE (Advanced Multi Band Excitation, eccitazione
multi-banda avanzata), uno dei metodi più popolari ai giorni
nostri. Viceversa se si stesse trasmettendo dati, il computer
sarebbe connesso via RS232 o porta USB all’apparato
D-Star nel caso di trasmissione a
bassa velocità, oppure sarebbe connesso via Ethernet nel caso di
trasmissioni dati ad alta velocità. Da qui si può capire come,
per gestire le trasmissioni dati via etere, l’apparato
D-Star può essere connesso al PC mediante una connessione
Ethernet comportandosi come un normale apparato di rete. Sarebbe
quindi possibile accedere a web-servers, mail servers e quanto
altro disponibile nella rete D-Star,
così come avviene oggigiorno via Internet.
La velocità di trasmissione dati nello standard
D-Star prevede una trasmissione a
4.8Kbps per la voce e di 128Kbps per i dati; ciò risulta
sufficiente per garantire una buona qualità audio della fonia
fornendo al contempo una velocità doppia rispetto una
connessione telefonica a 56Kbps per la trasmissione dati (circa
come una connessione ISDN aggregando i due canali da 64Kbps). I
dati trasmessi via etere seguono lo standard di modulazione
0.5GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying), un tipo di modulazione
FSK che minimizza gli effetti della distorsione delle onde radio
trasmesse. I segnali D-Star sono
inoltre assemblati in pacchetti, un pò come avviene nel famoso
modo packet radio (appunto un sistema a pacchetti da cui packet).
Ogni pacchetto contiene un radio header che consente di
sincronizzare le trasmissioni degli apparati radio, contiene il
callsign di ogni ripetitore che dovesse essere coinvolto nella
comunicazione e il callsign della stazione che trasmette e di
quella a cui la comunicazione è destinata. In sostanza un
processo simile a quanto avviene normalmente in packet dove ogni
scambio di messaggi viene incapsulato in pacchetti contenenti il
mittente, destinatario ed eventuali digipeater frapposti.
Una delle caratteristiche salienti di questo sistema
digitale di comunicare è che, considerata una rete più o meno
capillare di ripetitori D-Star su
un determinato territorio, è possibile raggiungere ogni stazione
in ascolto indipendentemente da dove essa si trovi ad operare,
semplicemente indicando il callsign della stazione con cui si
vuole essere in contatto. Infatti, ogni qualvolta una stazione
trasmette viene inviato sempre il suo callsign come sorgente
della trasmissione; il ripetitore di zona memorizza in una
propria lista tutti i callsign che operano attraverso di esso,
pertanto anche se una stazione non trasmette per diverso tempo,
ogni ripetitore conosce la lista dei callsign che sono
raggiungibili attraverso di se. Ogni ripetitore locale comunica
tale lista attraverso il backbone (la famosa dorsale descritta
in precedenza) agli altri ripetitori della rete che pertanto
riescono a conoscere gli instradamenti per raggiungere ogni
utente della stessa. Quindi anche una brevissima trasmissione
verso il proprio ripetitore di zona è sufficiente per essere
registrati in rete. Nel momento che un altro utente della rete
decidesse di effettuare una chiamata verso la vostra stazione,
sarebbe immediatamente connesso al ripetitore della vostra zona
e la sua comunicazione potrebbe raggiungere la vostra
apparecchiatura in un attimo pur operando da zone diverse,
analogamente a quanto avviene oggigiorno in packet radio quando
utenti in aree diverse comunicano tra loro mediante le
interconnessioni tra i digipeater.
Esistono diverse implementazioni
D-Star introdotte recentemente
dalla Icom su alcuni dei loro apparati, sia portatili che
veicolari bibanda. La ARRL (American Radio Relay League,
associazione dei radioamatori Americani) ha condotto dei test su
alcuni di loro e queste sono alcune considerazioni sulla
trasmissione in fonia mediante una coppia di apparati
D-Star.
Le prove sono state effettuate cercando di
trasmettere in fonia digitale in diverse condizioni di rumore
sul canale radio. In una comunicazione voce di tipo analogica,
nel momento in cui il segnale tende ad abbassarsi il rumore
tende ad aumentare fino a rendere molto difficoltoso il
contatto. Invece in una comunicazione di tipo digitale, fintanto
che i pacchetti vengono decodificati la qualità del segnale
audio non subisce alterazione dovuta all’incremento del rumore,
semplicemente perchè il decoder ricostruisce la voce dal lato
ricevente senza pertanto essere influenzato dal rumore che
renderebbe il tutto difficile in un canale analogico. Le prove
di misura sul SINAD condotte sull’esemplare sotto esame non sono
state effettuate in modo convenzionale dal momento che il codec
usato per la trasmissione del segnale è ottimizzato per la
trasmissione voce, per cui il test con segnale a nota di 1KHz
con 3KHz di deviazione per rilevare il rapporto segnale rumore e
distorsione verso il rumore e distorsione non risultano efficaci
in questo caso. A tal scopo si è operato usando il misuratore di
SINAD su un segnale ricevuto in modo analogico a cui si è
applicato un attenuatore di segnale e si è osservato il rapporto
SINAD ottenuto. Successivamente l’apparato è stato convertito in
modo di trasmissione digitale effettuando dei test comparativi
tra gli apparati di TX e RX sotto esame. Si è potuto rilevare
una comunicazione virtualmente esente da rumore equivalente al
completo silenzio di ogni livello SINAD superiore a circa 6dB.
Da notare che mentre la trasmissione in analogico era possibile
anche se rumorosa, al punto che sarebbe stato preferibile avere
un segnale di almeno 10dB più forte nel modo analogico
considerando circa 22dB SINAD richiesti per silenziare
completamente il ricevitore. Ad un livello corrispondente a
circa 3dB SINAD in modo analogico si è verificato la soglia di
funzionamento in modo digitale per riuscire ad ascoltare ancora
il corrispondente. In quelle stesse condizioni non è stato
possibile continuare il collegamento in modo analogico.
Un’altra cosa interessante che è emerso
dai test è la
velocità di sincronismo tra i vari apparati
che rende fattibile anche il collegamento in mobile con cattiva
ricezione; infatti, nonostante la comunicazione possa essere
persa momentaneamente per l’abbassamento del segnale, essa viene
ripristinata molto velocemente appena si raggiunge ancora la
soglia di riconoscimento dei pacchetti, senza cioè perdere
troppo tempo per il sincronismo. In tal caso è possibile
sostenere che anche in mobile non vi sarebbero perdite eccessive
di collegamento a seguito delle fluttuazioni del segnale.
Visita questi link per saperne di
più:
http://www.marcucci.it/images/ads2/D-STAR.pdf
http://www.frappr.com/dstar
http://www.jfindu.net/DPRSGates.aspx
http://www.arichioggia.it/DSTAR/DSTARLink.html
http://www.dstar.it/
http://www.iw8eqe.it
fonte internet
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