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Comment ça marche ?
En phonie numérique, c'est Internet qui permet de couvrir de grandes distances car les relais sont reliés entre eux via Internet. La partie "radio" ne consiste qu'à accéder au relais le plus proche au moyen d'un pocket et de son antenne queue de cochon de 20 cm, quelques kilomètres tout au plus. C'est le même principe que la téléphonie mobile. Au final, la réception est soit parfaite soit il n'y a pas de réception, c'est du tout ou rien.
Il y a tout de même un différence avec la téléphonie mobile: votre signal n'est pas acheminé d'un relais à un autre en fonction de vos déplacements (Roaming) bien que la norme DMR le prévoie. Cette fonction n'esdt pas implémentée sur les relais amateurs. En conséquence, si vous perdez l'accès au relais sur lequel vous êtes connecté, il vous faudra changer de canal afin d'accéder à un autre. Une autre différence est la possibilité de travailler en simplex et pas via relais.
Le principe est donc le suivant:
Dans le pocket, pour émettre, la modulation audio du microphone passe d'abord dans un convertisseur analogique-digital appelé Vocoder qui transforme la basse fréquence en signal numérique (2 niveaux logiques: "0" ou "1"). Le flux continu est ensuite découpé en trames, suites d'un nombre fixe de bits, un bit étant soit un "0" (0 V) soit un "1" logique (+5V). Chaque trame est précédée de son numéro d'ordre dans le flux, indispensable pour remettre les trames dans le bon ordre lors de la réception car Internet n'achemine pas forcément les trames à la suite les unes des autres. Le codec (logiciel de codage-décodage) insère ensuite dans cette trame des octets (8 bits) d'adressage du message qui dira au routeur Internet à quels relais acheminer cette trame.
TG En DMR l'adressage se fait au moyen du numéro du Talk Group, groupe de parole, abrégé TG, qui sont plus ou moins normalisés. Par exemple "TG9" veut dire qu'il s'agit de trafic local qui ne sera pas acheminé plus loin. Dans le "TG2281", "228" est le préfixe de la Suisse et "1" signifie canal 1. A la réception, seul le pocket qui sera réglé sur le TG 2281 recevra quelque chose, les autres resteront muets. Le TG, c'est un adressage logique normalisé. Un seul TG peut être utilisé par slot. Si le pocket n'est pas programmé pour recevoir le TG en question, il n'entendra rien.
Color code En plus de cela, il faudra donner le color code (CTSS, Continuous Tone Squelch System) du relais dont il faudra ouvrir le squelch, chaque relais ayant son propre color code. Cela permet de n'ouvrir que le squelch du relais désiré pour le cas où l'appelant ouvrirait deux relais à la fois du fait de sa position géographique. Par exemple, il faudra programmer le CC "1" dans le pocket pour pouvoir accéder au relais de La Barillette HB9IAP.
Slot Un troisième code doit encore être précisé, celui du slot temporel à utiliser sur le relais de destination. En DMR, chaque relais peut accepter deux QSO simultanés sur son entrée grâce au time sharing (au partage de temps). Physiquement, la largeur de bande utilisée est de 12.5 kHz, mais deux correspondants peuvent y coexister simultanément sans se gêner. Pour cela, le relais synchronise les deux flux arrivants et leur ouvre le squelch à tour de rôle. Le pocket 1 reçoit donc l'ordre du relais d'envoyer sa trame et ce dernier lui ouvre le slot 1 (fente), ensuite il donne le même ordre au pocket 2 et lui ouvre le slot 2 et ainsi de suite. Les transceivers émettants sont donc synchronisés par le relais afin d'éviter qu'ils n'émettent en même temps et que leurs porteuses se couvrent mutuellement. C'est très fûté. Il faut donc préciser slot 1 ou slot 2 lorsqu'on émet. En principe, chaque TG est assigné à un slot, voir la liste.
Correction d'erreurs Une fois la trame complétée par le TG, le slot et le color code, elle est complétée par un algorithme de correction d'erreurs afin d'augmenter l'immunité du signal au bruit et au QRM. C'est une correction prédictive des erreurs appelée FEC, Forward Error Correction. Son principe est de rajouter des octets à la trame qui permettront au codec de réception de reconstituer un signal dont quelques bits manquent. C'est exactement le même principe qu'en TV numérique.
Modulation Au final, on obtient une suite de bits correspondants à une portion du message vocal, prêts à être envoyés à l'émetteur. Cette suite de bits est ensuite transformée en une suite de signaux BF, dont chaque état représente un niveau logique. Par exemple, un "zéro" logique, 0Volt, pourrait être du 300 Hertz et un "un" logique (+5V) du 1200 Hz, l'important étant que cela tienne dans un canal BF de 300 à 3000 Hz). Il faudra encore que la transition entre les deux fréquences BF se fasse sans rupture de phase afin de ne pas générer d'harmoniques et nous obtiendront la modulation finale AFSK (Audio Frequency Shift Keying (Manipulation par déplacement de fréquences audio) qui sera envoyé à l'entrée du modulateur d'un émetteur FM standard. Cela permet d'utiliser n'importe-quel transceiver FM pour faire de la phonie numérique.
Note: Il faut auparavant générer le flux numérique à partir du signal audio provenant du microphone. C'est un codec logiciel implémenté appelé Vocoder (VOice COder DEcodeR, codeur-décodeur de voix) de marque AMBE2+ (patenté) qui fait ce travail. Le principe de la représentation multibande de la parole a été découvert en 1967 par Osamu Fujimura, du MIT. Il travaille avec un flux allant de 2 et 9 kbit/s, avec une cadence d'échantillonnage de 8 kHz par trames de 20 ms. On ajoute jusqu'à 7 bits de FEC (Forward Error Correction)j au flux digital. Il s'agit de bits redondants qui permettent au décodeur de récupérer des trames qui auraient été altérées par la transmission radio. Au final, la modulation occupe un spectre basse fréquence de 2,250 Hz de large. Le D-Star utilise le protocole AMBE alors que le NXDN de Icom et Kenwood, le Fusion de Yaesu et le DMR sont basés sur l'AMBE2+.
Fréquences des relais Le trafic s'effectue sur les relais de la bande 430 MHz mais aussi en simplex. Les pockets du commerce sont souvent bi-bandes car il permettent aussi de travailler en FM analogique, donc aussi sur 144. Il n'y a pas, à ma connaissance, de relais DMR sur 144 MHz, mais rien n'empêche d'y faire un QSO DMR en direct si on possède un pocket bi-bande.
Amplis de puissance Les amplis courants ne peuvent pas être utilisés en DMR car ils doivent avoir une commutation émission-réception très rapide afin de pouvoir travailler en TDMA, un burst de bits chaque 60 millisecondes. Il vaudra donc mieux travailler avec des transceivers de voiture plutôt qu'avec des pockets, moins puissants.
Les systèmes existants
DMR (Motorola
et autres) Les relais DMR sont reliés entre eux via Internet. On accède au relais local avec un talkie-walkie DMR (pocket). Le rayon d'action du relais est court (quelques km) , selon le principe de la téléphonie cellulaire. On peut aussi se passer de relais en installant un mini relais DMR, appelé hot spot, sur son PC (par exemple le Shark RF). On peut même se passer totalement de haute fréquence en se connectant directement à Internet. Le DV4Home V2 fait cela.
Le DMR (Digital Mobile Radio) est un protocole mis au point pour des besoins commerciaux. Il n'a pas la souplesse d'utilisation du D-Star mais c'est le moyen le moins couteux pour commencer à trafiquer en mode numérique. Il existe 3 type de DMR et il faut choisir le type "Tier II" de la norme ETSI.
Deux stations peuvent travailler simultanément sur un relais DMR car ce dernier fonctionne en TDMA (Time Division Multiple Access, accès multiple par multiplexage temporel) à 2 slots. C'est comme si le relais avait deux entrées et deux sorties séparées. C'est le relais qui synchronise les deux signaux arrivant et "leur donne la parole" grâce à une fenêtre de 30ms de durée allouée successivement à chaque station: slot 1-slot 2-slot 1- slot 2, etc. Chaque séquence dure en fait 27,5ms plus un espace de garde vide de 2,5ms à la fin. Au final, le relais "passe la parole" à chaque pocket toutes les 60ms pour une durée de 27,5ms, ce qui fait que le pocket ne se met en route que le 40'% du temps ce qui économise du courant. La sortie du relais est par contre un flux continu qui contient le contenu chaque slot à tour de rôle ainsi les 2 "trous" de 2,5ms. Si un seul slot est utilisé, le manquant est rempli avec un flux CACH (Common Annnouncement CHannel) utilisé pour transmettre les informations de synchronisation et des données à basse vitesse.
Chaque séquence de 27,5ms est constituée de 264 bits: 108 pour la voix, 48 bits de sync ou de données et une seconde séquence de 108 bits pour la voix. Le Vocoder doit comprimer 60ms de voix et sa FEC (Forward Error Correcting) dans 216 bits de datas. Les trous de 2,5ms permettent aux PA (amplis de puissance) de se commuter et de compenser les délais de propagation.
Le détails de ce système sont donnés ci-dessus. En plus du TG, color code et du slot, il faudra encore mémoriser les fréquences du relais auquel on veut se connecter. Voir la liste des relais suisse ci-dessus.
En pratique, un numéro de TG est composé d'un préfixe national, par exemple le 228 pour la Suisse, 208 pour la France, etc.) suivi d'un nombre de 1 à 3 chiffres correspondant à une certaine normalisation faite par le réseau Brandmeister. Pour la Suisse c'est ça (préfixes nationaux en bas de page).
En pratique, le pocket doit être au préalable programmé sur la fréquence du relais (zone), sur son Color Code et sur son TG. Lorsque le pocket passe en émission, si le relais reçoit son signal, il renvoie un "ti-ti-tou" de confirmation. Dans le cas contraire, c'est un signal d'erreur qui est renvoyé, une tonalité continue basse. Après avoir pressé le PTT (Push To Talk) du pocket, iIl faut laisser un laps de temps s'écouler avant de prler afin de permettre aux différents relais linkés de se mettre en route.
User Activated Talk Groups suisses sur Time Slot 1
Il s'agit de TG dynamiques qui restent actifs temporairement et qui permettent de mettre temporairement en communication plusieurs stations. Après 10 minutes, s'il n'y a plus de trafic sur les relais, ce link se coupe. Mais il se prolonge si quelqu'un parle. Pour l'activer, il suffit que l'appelant programme ce numéro de TG sur son pocket, par exemple, le 22804. Il suffit ensuite de passer en émission pendant quelques secondes pour que le TG s'active et le reste pendant 10 minutes.
Compléments: Swiss DMR (TG en Suisse) Relais DMR en Suisse Log Brandmeister (Suisse) Brandmeister (qu'est-ce que c'est ?) Log Réseau IPSC2-France (l'équivalent de Brandmeister)
Programmation du talkie-walkie Tytera MD380 (par exemple)
Entregistrement de votre indicatif sur le réseau
La première chose à faire, est de vous enregistrer sur le site SWISS DMR afin d'être reconnu et accepté sur le réseau DMR mondial. Cette opération est indispensable faute de quoi vous ne pourrez pas accéder aux relais DMR, ce qui est utile pour éviter la présence d'opérateurs non-concessionnées.
Pour savoir si vous êtes déjà enregistré, cliquez sur: Liste des ID-CCS7 / DMR Utilisateurs enregistrés : click hier et ensuite inscrivez votre indicatif dans la case "Callsign". Si vous êtes déjà enregistré, votre indicatif apparaîtra, ainsi que votre "User-ID". Dans le cas contraire, revenez en arrière et cliquez sur: Enregistrement pour un indicatif individuel et suivez la procédure. Vos coordonnées vous seront demandées ainsi qu'un justificatif de votre licence. Au final vous recevrez votre User-ID qui vous permettra de trafiquer sur tout le réseau suisse et international.
Programmation du MD380 (Procédez par analogie pour d'autres appareils)
La programmation d'un pocket se fait sur un PC relié au talkie-walkie à programmer par un câble USB. On trouve ici les fichiers de programmation, appelés Codeplugs pour la Suisse et pour les principaux équipements du marché. La programmation d'un talkie-walkie est une "usine à gaz" si on la fait manuellement. Heureusement on la trouve déjà prête pour la plupart des équipements du marché sur le site DMR zone.
1. Téléchargemenrt du logiciel CPS sur le site SWISS DMR:
Cliquez sur Le CPS "(logiciel de programmation) pour les MD380/390 vous trouvez ici. Il se télécharge, par défaut, dans le répertoire "Téléchargements" de votre PC: CPS-TYT-setup_v1_37.zip Il suffit ensuite de mettre ce fichier dans le répertoire de votre choix, dans mon cas: D:\Tytera MD380 et de le dézipper. Le sous-répertoire K5RKI sera créé et il contiendra le sous-répertoire CPS MD390 V1.37, C'est dans ce dernier que vous trouverez votre exécutable et où seront mémorisés les codeplugs que vous aurez enregistré dans votre pocket. Créez un raccourci sur votre bureau de l'exécutable: CPS-DMR_V1.37.exe
2. Téléchargement du fichier codeplug (.RDT) sur le site DMR zone:
Pour le Tytera MD 380, choisissez les codeplugs TYT Ensuite cliquez sur: TYT MD-380 und MD-390 Ensuite sur Enregistrer fichier. Il le fait à l'endroit habituel de vos téléchargements, par défaut dans le répertoire "téléchargements" de Windows.
2. Avec le pocket relié au PC par son câble:
Démarrez le logiciel CPS en cliquant sur son icone que vous avez mise sur le bureau. Vous aurez au préalable transféré le fichier codeplug .RDT que vous avez précédemment téléchargé, dans le répertoire où se trouve l'exécutable du logiciel CPS. Ouvrez ce fichier.
Avant de le transférer dans votre pocket, il faudra y mettre vos éléments personnels, votre indicatif, user-ID et Prénom. Ce sont ces informations qui apparaîtront sur les écrans de vos correspondants. Sélectionnez l'option "General settings" pour le faire et inscrivez-y vos éléments personnels Radio name (votre indicatif), radio ID (votre User-ID), Info screen line 1 (votre l'indicatif) et Info screen line 2 (votre prénom).
A partir de ce moment, vous pourrez trafiquer sur tous les relais de la liste. Pour sélectionner le relais sur lequel trafiquer, il faut aller dans le menu du pocket, sélectionner Zone et cliquer sur le nom du relais souhaité. Ce choix restera mémorisé et tous les TG qui ont été programmés pour ce relais dans le codeplug sont sélectionnables à l'aide du bouton cranté.
Il y a une cargaison de paramètres modifiables dans le pocket et cela peut se faire à l'aide du logiciel CPS. On peut, par exemple, re-assigner une fonction à chaque touche, enlever et rajouter des TG (max 16, etc.
On peut lire le call et prénom du correspondant sur l'affichage LCD car la base de données contenant ces informations est chargée dans le pocket. Il faut la mettre à jour de temps en temps, notamment lorsque votre écran affiche "unknown" sur un correspondant, indiquant qu'il s'est enregistré récemment et que qu'il ne figure pas encore dans la base de votre pocket. Pour mettre à jour cette base, qui s'appelle userdb.bin, il faut installer le logiciel de KG5RKI., qui se trouve ici:
Il se présente ainsi:
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Pour mettre à jour la base de donnée des utilisateurs, il suffit de raccorder le pocket à une prise USB à l'aide du câblelivré, de démarrer le soft et de cliquer sur "Mettre à jour". La base userdb.bin se charge alors sur le PC. Il suffit ensuite de cliquer sur "Flash" pour qu'elle se transfère dans le pocket. Rien de plus simple!
En trafic, il suffira de sélectionner le TG désiré, voire le relais si ce n'est pas fait, et de presser sur le PTT du talkie-walkie pour passer en émission. Si quelqu'un est à l'écoute du TG sélectionné, il verra s'afficher votre indicatif et votre prénom sur son écran LCD. Il faut laisser passer 3-4 secondes avant de parler afin de synchroniser la transmission sur le ou les relais concernés.
On peut aussi sélectionner un TG directement sur le transceiver sans le programmer, mais il ne sera pas mémorisé lors de l'extinction de l'appareil.
C4FM (Yaesu) Le C4FM est le protocole propriétaire de Yaesu et il utilise son propre type de reflecteurs, le WireX, qui ne fonctionne qu'avec des équipements Yaesu. Son avantage est qu'il est compatible avec la FM, c'est le transceiver qui sélectionne le mode numérique ou analogique en fonction du signal reçu. Ce système a la réputation d'avoir la meilleures modulation mais aussi d'être le plus cher.
Compléments:
D-Star (Icom
et autres) Compléments: Wikipedia Digital Smart Technologies for Amateur Radio
Echolink
(amateur)
Compléments: VOIP and amateur radio (ARRL)
Réseau RRF
Le Réseau «RRF» un réseau de relais ou link simplex francophone interconnecté
Il s'agit d'un réseau de relais FM analogiques connectés entre eux via Internet au moyen du logiciel serveur SvxLink. La phonie analogique est numérisée à l'aide du codec Opus (un des meilleurs paraît-il). Les relais sont reliés en étoile par Internet à F6KBO.
Les relais reliés au réseau RRF sont par défaut en mode RRF. Lorsqu'un des relais passe en émission, tous les autres le font également. En conséquence, pour une station , c'est comme si elle travaillait sur tous les relais à la fois, ce qui a pour effet d'ajouter les couvertures géographiques des relais les unes aux autres.
Il y a bien-sûr un inconvénient: la station qui actionne le relais ne veut pas forcément que son appel soit répercuté par tous les relais du réseau. Dans ce cas, elle peut envoyer le code DTMF #95 et le relais passera en mode local. Ou alors taper un des 4 codes "salon" qui isolera le relais dans le salon correspondant. A ce moment-là, seuls les relais du salon correspondant seront linkés au relais local. Les autres resteront linkés entre eux mais seront isolés du salon choisi.
A noter que l'envoi d'un code "salon" sur un relais fait passer tout le relais dans le salon correspondant. A partir de ce moment, toutes les stations qui s'annonceront sur ce relais travailleront sur ce salon-là. Le relais repasse automatiquement en mode standard RRF si personne ne parle pendant 10 minutes ou si quelqu'un a envoyé le code DTMF #96 (retour au réseau RRF) ou le code DTMF #95 (travail en local).
Voie de service ATV:
Nous pouvons utiliser le "salon SSTV" pour cela, que F5NLG a eu la gentillesse d'appeler "salon SSTV/ATV", et qu'on peut appeler en tapant le code DTMF #100. Dès ce moment, le relais qui aura reçu ce code #100 sera mis en communication avec tous les relais qui auront eux aussi été commutés en mode "salon SSTV/ATV" par un utilisateur local. Les autres relais du réseau RRF n'entendront pas ce trafic.
Il existe des passerelles vers le D-Star (DCS033V), le C4FM (FR RRF-GATEWAY) et le DMR (TG 20816). Il suffit donc à un opérateur DMR de trafiquer sur le TG 20816 pour qu'il soit mis en communication avec tout le réseau RRF.
Codes DTMF les plus usuels:
95# mode local et perroquets
pour réglages (enregistre et restitue le message après relâche du
PTT)
La phonie numérique passe en général par des relais numériques situés sur points hauts mais on peut aussi en faire sans relais. Il suffit pour cela de s'installer un hot spot WIFI qui remplace un relais numérique éloigné. Le hot spot se connecte à Internet par une ligne Ethernet filaire ou par du WIFI en se connectant à votre routeur local ou à un simple smartphone relié téléphoniquement à Internet. La liaison radio est donc réduite à sa plus simple expression qui est de contacter son hot spot situé à quelques dizaines de centimètres. Le hot spot peut être basé sur un Raspberry par exemple, ou même une simple clé SDR.
La vidéo de F1TZO illustre cette façon de faire.
Elle montre un hot spot travaillant sous Linux, système Fusion, dont le détail n'est pas donné. Il contient 2 microtransceivers: un analogique FM 144 et un numérique 144-430 MHz, chacun avec son antenne, et une 3ème antenne pour la liaison à Internet par WIFI (2400 MHz).
Un autre hot-spot multimode: Le Shark RF. Il arrive complet et programmé en quelques jours et coûte 150 Euros. Un OM local en a un et il en est enchanté.
Voilà un autre système mais qui n'utilise même pas de pocket cette fois. Il est directement connecté à Internet et permet d'entrer sur les réseau DMR, C4FM, D-Star et NXDN: Vidéo explicative en français. Il est hors stock mais coûte tout de même dans les 500 Dollars.
Pour réaliser soi-même un hot spot, il existe un logiciel de modem numérique appelé MMDVM (MultiMode Digital Voice Modem) et son logiciel MMDVMhost, le tout développé par G4KLX. On trouve le descriptif d'un tel système sur l'excellent site de F5UII.
A noter qu'un talkie-walkie DMR a quand-même un avantage sur un hotspot: on peut accéder au réseau DMR depuis n'importe-où à partir du moment où on a un relais DMR à proximité. On peut parler avec ses copains en étant dans son bain ou dans sa voiture en mouvement. Le hotspot nécessite une connexion physique à Internet si bien qu'il faut être à côté de son PC pour l'utiliser. Bien -sûr on peut aussi accéder à son PC avec son smartphone ou en le prenant en mains à partir d'un autre PC (avec Teamviewer par exemple). Accessoirement, un QSO DMR peut être réalisé totalement gratuitement puisqu'on accède au relais DMR le plus proche et que c'est lui qui se relie aux autres relais DMR du monde entier via le Net. La coût de la connexion à Internet est donc à la charge du relais, pas de l'utilisateur.
Dernier détail (qu'il ne faut pas trop ébruiter car cekla pourrait donner des idées): Le DMR permet de réaliser des liaisons totalement anonymes puisqu'on peut s'inscrire au réseau sans avoir à donner son nom et son indicatif (il n'y a pas de contrôle). Techniquement, il est impossible de remonter à la source d'un appel DMR, contrairement à tous les autres moyens de communication.
Compléments:
HAMNET
(Le Highspeed Amateur Multimedia Radio NETwork) Protocole Internet TCP/IP, modems-routeurs WIFI modifiés. Le réseau romand est encore en développement et n'est pas ouvert aux utilisateurs. Pour le moment, il sert de passerelle entre les relais numériques.
Compléments: Liste des sites pays par pays
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