D - STAR ( Digital Smart Technologies for A mateur R - radio ) on Japan Amateur Radio Leaguen (JARL) kehittämä digitaalinen radioamatööriradioääni- ja datastandardi edistääkseen digitaalista radioamatööriradiotekniikkaa .
Vaikka radioamatöörioperaattorit käyttävät muitakin digitaalisia tekniikoita , D-STAR on yksi ensimmäisistä digitaalisista standardeista, jotka suuret laitevalmistajat ottavat laajalti käyttöön ja markkinoivat käytettäväksi radioamatööripalveluissa.
Muita puheensiirron ei-digitaalisia modulaatiotyyppejä, kuten amplitudi (AM), taajuus (FM), yksisivukaista (SSB), on käytetty laajalti 1900-luvun ensimmäisestä puoliskosta lähtien. Vertailun vuoksi, digitaalinen D-STAR-signaali tarjoaa saman signaalinlaadun huomattavasti pienemmällä kaistanleveydellä verrattuna ei-digitaalisiin vastineisiin. Jos signaalitaso on minimikynnyksen yläpuolella eikä monitietä ole, vastaanotetun signaalin laatu on korkeampi kuin saman tehoisen analogisen signaalin.
D-STAR-yhteensopivat lähetin-vastaanottimet voivat toimia VHF- (144 Mhz), UHF (430 MHz) ja SHF (1200 Mhz) radioamatööritaajuuskaistoilla. Digitaalisen over-the-air-protokollan lisäksi D-STAR tarjoaa radioamatööreille mahdollisuuden toimia verkkojen yli, tyypillisesti Internet-yhteyksien kautta, reitittää suoratoistoa, puhetta ja pakettidataa amatööriradiokutsujen avulla.
Ensimmäinen valmistaja, joka tarjosi D-STAR-laitteita, oli ICOM. Myös useat muut radioamatöörivalmistajat ovat 30.12.2008 alkaen päättäneet sisällyttää tietoliikennelaitteisiinsa D-STAR-tekniikan elementtejä. Niinpä Kenwood julkaisi useita ICOM-lähetin-vastaanottimien rebrändejä omalla tuotemerkillään ja myi näitä lähetin-vastaanottimia vain Japanissa.
Vuonna 1999 sähköisten viestintälaitteiden suunnittelijat ja kehittäjät etsivät uusia tapoja ottaa käyttöön digitaalisia tekniikoita radioamatööreille. Tätä prosessia rahoitti Japanin hallitus ja yhteistyössä Japan Amateur Radio Leaguen (JARL) kanssa. Tieteellisen tutkimuksen tuloksena vuonna 2001 julkaistiin D-STAR-protokollan spesifikaatiot ja ICOM alkoi rakentaa uusia digitaalisia teknologioita tarjoten tarvittavat laitteistot tämän tekniikan tuomiseksi radioamatööriyhteisöön.
Syyskuussa 2003 ICOM värvää Matt Yellenin, KB7TSE:n (tällä hetkellä K7DN) toteuttamaan suunnitelmia D-STAR-teknologian kehittämiseksi ja käyttöönottamiseksi Amerikassa.
Huhtikuusta 2004 alkaen ICOM alkoi julkaista uusia lähetin-vastaanottimia, joissa on "D-Star Options". Ensimmäinen kaupallinen lähetin-vastaanotin oli kaksimetrinen mobiililähetin-vastaanotin ICOM IC-2200H. Seuraavana vuonna ICOM julkaisi kaksikaistaisen kädessä pidettävän lähetin-vastaanottimen D-STAR-tekniikalla. Tuolloin UT-118-moduulia, joka oli välttämätön näiden lähetin-vastaanottimien normaalille toiminnalle D-STAR-tilassa, ei kuitenkaan vielä ollut myynnissä. Myöhemmin ICOM alkoi edelleen myydä näitä moduuleja ja niitä alettiin asentaa jokaiseen lähetin-vastaanottimeen. Kesäkuussa 2005 QST ARRL -lehden toimittajat julkaisivat katsauksen ICOM IC-V82 lähetin-vastaanottimesta.
Vuoden 2004 lopulla JARL lisäsi D-STAR-protokollaan joitain merkittäviä lisäyksiä. ICOM ymmärsi, että muutoksia oli tehtävä, ja aloitti valmistettujen laitteiden modernisoinnin. Heti kun muutokset julkaistiin, ICOM ilmoitti voivansa nyt julkaista uusia laitteita D-STAR-standardin muutosten mukauttamiseksi.
Täysdigitaalinen ICOM ID-1 lähetin-vastaanotin 1200 MHz:n kaistalle mobiiliradioviestintään julkaistiin vuoden 2004 lopulla. Se oli todella ensimmäinen D-STAR-lähetin-vastaanotin, joka tarjosi täyden digitaalisen datan (DD) digitaalisen toiminnon.
Ensimmäinen D-STAR QSO satelliitin kautta oli Michael, N3UC, FM-18 Haymarket, VA ja Robin (AA4RC) EM-73 Atlanta, GA. Ne toimivat AMSAT AO-27 -mikrosatelliitin kautta vuonna 2007. Operaattorit käyttivät erilaisia tiloja siirtäessään tietoja ICOM-lähetin-vastaanottimilla, mutta heillä oli silti pieniä ongelmia Doppler-siirron kanssa QSO:n aikana.
Vuoden 2009 lopussa maailmassa oli jo noin 10 800 D-STAR-käyttäjää, jotka kommunikoivat keskenään D-STAR-toistimien kautta, jotka puolestaan ovat yhteydessä toisiinsa Internetin kautta G2-yhdyskäytävien avulla. G2-yhdyskäytävien kokonaismäärä on saavuttanut 550 kappaletta. Huomaa, että nämä luvut eivät sisällä niitä käyttäjiä, jotka käyttävät D-Star-toistimia radion näköetäisyydellä tai jotka käyttävät D-STAR-toistimia, jotka eivät ole yhteydessä Internetiin.
Ensimmäinen D-STAR-mikrosatelliitti laukaistaan lokakuussa 2010. Satelliitin nimi on OUFTI-1 " CubeSat ". Sen rakensi joukko belgialaisia opiskelijoita Liegen ja Aizilin yliopistosta (Ecole de la de Liege). Satelliitin nimi on lyhenne sanoista Orbital Utility for telecommunications innovaatio. Tämän projektin tarkoituksena on kehittää ja kerätä kokemusta tämän luokan satelliittien toiminnasta. Satelliitin paino on 1 kg ja se käyttää työssään amatööriradiotaatoja - UHF (UpLinkille) ja VHF (DownLinkille).
Nykyinen D-STAR-järjestelmä pystyy yhdistämään kaikki globaalit ja paikalliset toistimet yhteen Internetin kautta, samalla kun käytetään radioamatöörikutsumerkkejä reitittämään liikennettä kirjeenvaihtajien välillä. Solmut on yleensä kytketty toisiinsa TCP/IP-protokollien kautta käyttämällä erityistä yhdyskäytäväohjelmistoa.
D-STAR-spesifikaatioissa kuvataan kaksi radiorajapintaa, DV ja DD. DV (Digital Voice) käyttää 6,25 kHz:n kaistanleveyttä äänen suoratoistoon 4800 baudilla. Tästä koko kaistasta 3600 baudia käytetään koodekkidatan lähettämiseen (2400 - suoraan dataa ja 1200 - FEC ) ja loput 1200 baudia käytetään useiden erityyppisten tietojen siirtämiseen: puheluun liittyvän 20-merkkisen viestin lähetys, tiedot GPS - aseman sijainti APRS -järjestelmää varten tai tiedot aseman sarjaportista. DV käyttää segmenttejä 2 metrin (VHF), 70 cm (UHF) ja 23 cm (1,2 GHz) radioamatööritaajuuskaistoilla.
DD (Digital Data) -tila tarjoaa pakettidatan siirron Ethernet -kehyksiä käyttäen 128 kbaud:n taajuudella ja käyttää 125 kHz:n spektrin kaistanleveyttä 23 cm:n (1,2 GHz) kaistalla. Itse asiassa datatila mahdollistaa datan siirtämisen TCP/IP-verkkojen kautta D-STAR-radiorajapinnan kautta. Tämän tilan käyttö ei ole kovin yleistä, sitä tukevat vain ICOM-laitteet: ID-1-lähetin-vastaanotin ja ID-RP2D-toistinmoduuli. Venäjän radioamatöörisääntöjen mukaan yhteys julkisiin verkkoihin on kielletty, tätä kanavaa ei voida käyttää pääsyn tarjoamiseen Internet-resursseihin. Samaan aikaan määräykset eivät kiellä tekniikan käyttöä omien yksityisten verkkojen järjestämiseen, kuten esimerkiksi AMRNetin salaustyökalujen käyttämättä jättämisen ehdoilla.
D-STAR-teknologiaa on mahdollista käyttää yhdessä maanpäällisen infrastruktuurin - liityntäsolmujen (samanlainen kuin solukkoverkkojen tukiasemien) ja ydininfrastruktuurin (tiettyjä palveluita toteuttavat palvelimet, katso Ydinverkko ) kanssa. Kaiken tämän avulla voit muuttaa yksinkertaisen digitaalisen radiokanavan amatööriradioverkoksi palvelujoukolla, kuten valikoidut puhelut puhelun vastaanottajan kutsun avulla, jonka avulla voit kommunikoida kirjeenvaihtajan kanssa hänen sijainnistaan riippumatta, ryhmäpuhelut (solmun peittoalueella tai hajautettuna - STARnet), yleiset puhelut konferenssipalvelimien kautta (heijastimet), integrointi APRS :n kanssa ja niin edelleen.
Kukin verkon solmu on kiinteä automaattinen digitaalinen radioamatööriradioasema, jolle on osoitettu radioamatööriviestintäpalvelua vastaava tunnistuskutsu. Kuten mikä tahansa radioamatööriasema, solmu koostuu antennin syöttölaitteesta, lähetin-vastaanottimesta. modeemi(t) ja tietokone, joka toimii ohjaimena/yhdyskäytävänä.
ICOM-laitteiden solmutLoppukäyttäjille tarkoitettujen laitteiden (radioiden) ohella ICOM tuottaa myös infrastruktuurilaitteita solmuille. Tällä hetkellä tämä on RP2C-kompleksi. Kompleksi koostuu RP2C-ohjaimesta, RP2V-moduulista, joka tukee DV-tilaa 23 cm:n kaistalla, RP2D-moduulista DD-moodia tukevasta, kahdesta RP2L-moduulista johtokanavan toteuttamiseksi ICOM-laitteiden solmujen välillä 10 GHz:n kaistalla ja RP2000V:stä. ja RP4000V-moduulit tukevat DV-tilaa 2 s ja 70 cm:n alueella. Kaikkien moduulien käyttö RP2C:tä lukuun ottamatta on valinnaista. RP2C:ssä on Ethernet-liitäntä yhdyskäytäväohjelmiston vuorovaikutusta varten.
On olemassa amatööriradiokehitystä Homebrew -toistinmoduuleista, jotka toimivat RP2C-ohjaimen kautta.
Solmujen rakentaminen ICOM-laitteistolle on melko kallista. Pohjimmiltaan tällaiset solmut ovat yleisiä Yhdysvalloissa, missä paikalliset radioklubit käyttävät niitä.
Homebrew -laitteiston solmutD-STAR-infrastruktuurin kehittämisen ja tämän tekniikan suosion kasvun tärkein sysäys oli solmukonfiguraation kehittäminen edullisille ja edullisille radioamatöörilaitteille. Radiosignaalin välittämiseen voidaan käyttää lähes kaikkia lähetin-vastaanottimia, joissa on liitäntä 9600 paketimodeemin liittämiseen aluksella.Solmujen toteuttamiseen tarvitaan lähetin-vastaanottimien lisäksi edullisia GMSK-modeemeja ja tietokonetta.
SolmuohjelmistoSolmuohjelmiston valinta riippuu pitkälti vaaditusta toimivuudesta. ICOM-laitteistoon perustuvien solmujen alkuperäinen ohjelmisto on RS-RP2C-yhdyskäytäväohjelmisto. Tämä ohjelmisto tukee vain ICOM-laitteita ja toteuttaa Trust Server -tekniikkaan perustuvan DD-liikenteen terminointi- ja puhelunreitityspalvelun. Kolmannen osapuolen ohjelmistot, kuten dplus tai ircddb-plugin, parantavat huomattavasti näiden yhdyskäytävien toimivuutta. On myös paljon muita kolmannen osapuolen ohjelmistoja, jotka toteuttavat yhdyskäytävätoiminnon, kuten WinDV, G4KLX tai KI4LKF:n open_g2.
Valikoivien puheluiden reitittämiseen (kun vastaanottavan kirjeenvaihtajan kutsutunnus on merkitty) on tällä hetkellä kolme päätekniikkaa, jotka tulisi jakaa kahteen ryhmään: tekniikat, jotka tarjoavat vain rekisteröintitietojen vaihtoa, kun taas puhelut reititetään solmujen välillä suoraan ja tekniikka keskitetty puhelunvaihto.
Trust ServerTrust Server on patentoitu tekniikka, jonka ICOM on ehdottanut osaksi RS-RP2C-ohjelmistoa. Solmut vaihtavat tietoja peittoalueellaan sijaitsevien asemien rekisteröinnistä suljetun omistusprotokollan avulla keskitetyn palvelimen kanssa. Yleisin tämän standardin verkko on US Trust, joka toimii pääasiassa Yhdysvalloissa ja Japanissa ja koostuu noin 900 solmupisteestä.
ircDDBircDDB on avoin tekniikka, joka toteuttaa reititystietojen vaihdon käyttämällä siirtoa irc -protokollalla . Tekniikan loi Berliinin radioamatöörit. ircDDB, toisin kuin Trust Server, tarjoaa välittömän tiedonvaihdon reiteistä ja sitä voidaan käyttää solmuissa yhdessä Trust Serverin kanssa. Järjestelmä koostuu yhdistettyjen irc-palvelimien verkosta, jonka erityisellä irc-kanavalla solmut lähettävät yksityisissä viesteissä tietoa puheluista erityisille ircDDB-boteille, jotka päivittävät reittitiedot tietokantaissaan ja mikäli niiden sijainti muuttuu. kirjeenvaihtaja, julkaisee tiedot rekisteröinnistä solmuihin. Ohjelmiston lähdekoodit on julkaistu GitHubissa .
RS-RP2C-ohjelmistoon perustuvien solmujen ircDDB-laajennus mahdollistaa solmujen samanaikaisen rinnakkaiselon Trust Server -teknologiaan perustuvissa verkoissa ircDDB:n kanssa.
Pääverkko on ircDDB.net, sisältää noin 1400 solmua. IrcDDB-ohjelmiston hieman muokattuja versioita käytetään ircDDB-Italia- ja D-STAR Russia & CIS -verkoissa. On myös useita ircDDB-testejä, joita on otettu käyttöön ympäri maailmaa. ircDDB on solmuohjelmistojen täysin tuettu tekniikka.
CCS SystemEsitetyistä teknologioista nuorin. Hampurin radioamatöörien ryhmän luoma. Se eroaa siitä, että se toteuttaa keskitetyn puhelunvaihdon omien palvelimiensa kautta. Tekniikan etuna on solmujen äärimmäisen alhaiset vaatimukset Internet-kanavalle, haittana ratkaisun erittäin alhainen luotettavuus ja palvelinosan suljettu koodi.
RS-RP2C-ohjelmistoon perustuvien solmujen vakio-CCS-ohjelmisto mahdollistaa solmujen samanaikaisen rinnakkaiselon Trust Server -teknologiaan perustuvissa verkoissa CCS:n kanssa. Tämä tekee mahdottomaksi käyttää ircDDB:tä. Samaan aikaan G4KLX:n vaihtoehtoinen ohjelmisto ircDDBGateway mahdollistaa ircDDB:n ja CCS:n samanaikaisen käytön.
Tällä hetkellä solmujen vuorovaikutukseen konferenssipalvelimien kanssa on kolme pääprotokollaa: DPlus - AA4RC:n kehittämä, suljettu ja tiukasti sidottu US Trust -verkkoon, KI4LKF:n kehittämä DExtra ja DG1HT:n DCS pyrkimys parantaa DExtraa. Loppukäyttäjän näkökulmasta kaikki nämä protokollat tarjoavat saman palvelun, joten niitä ei ole suositeltavaa verrata tämän artikkelin puitteissa.
Vaikka ircDDB-tekniikka ja ircDDB.net-infrastruktuuri on suunniteltu osittain yhdistämään erilaisia verkkoja Trust Server -tekniikkaan perustuen, on tilanteita, joissa sinun on otettava käyttöön oma mukautettu ircDDB-versio. Ainakin kaksi tällaista hanketta tunnetaan - ircDDB-Italia ja D-STAR Russia & CIS. Verkkovuorovaikutukseen jälkimmäinen käyttää omaa alkuperäistä ratkaisuaan RK3FWD-solmussa, joka tarjoaa puhelujen esittämisen ja reitityksen D-STAR Russia & CIS:n ja US Trustin, ircDDB.netin ja CCS Systemin välillä.
CCS-järjestelmäverkossa on erityinen DB0HAM-yhdyskäytävä, joka varmistaa CCS-järjestelmäsolmujen vuorovaikutuksen ircDDB.net-verkon kanssa.
Saksassa on useita kokeellisia yhdyskäytäviä digitaalisilla verkoilla, jotka perustuvat APCO P25 , DMR , NXDN ja MOTOTRBO .
Yhdyskäytäviä käytetään laajalti puhelujen vaihtamiseen D-STAR-heijastimien ja useiden analogisten radioamatööriverkkojen, kuten EchoLinkin ja IRLP:n , välillä . Tällaisissa yhdyskäytävissä käytetään usein rajoitusta käyttäjien pääsyyn vain tietokoneen asiakasohjelmien kautta, koska analogisen signaalin uudelleenlähetys D-STAR-heijastimiin heikentää merkittävästi äänenlaatua ja tekee analogisesta verkosta lähettävän vastaanottajan tunnistamisen täysin mahdottomaksi.
D-STAR:n nykyinen versio käyttää DVSI:n omaa AMBE -äänikoodekkia ( US-patentti 20 050 278 169 ). Koska radioamatööreillä on pitkät perinteet parantaa ja kokeilla omia mallejaan, koodekkipatenttirajoitukset estävät heidän luovuuttaan. Kriitikot sanovat, että AMBE-koodekin käyttöönotto vain laitteistoratkaisussa (eli integroidussa piiripiirissä) hidastaa innovatiivista prosessia D-STAR:n herättämiseksi henkiin. Samalla kriitikot ylistävät D-STAR-teknologian jäljellä olevien komponenttien avoimuutta, jotka voidaan toteuttaa vapaasti. Jos käytetään avoimen lähdekoodin koodekkia, joka voisi korvata AMBE-koodekin, tämä ratkaisisi monia ongelmia.
ICOM:n alkuperäiset tekniset tiedot ja varhaiset laitteet käyttivät G.723 -koodekkia . Siitä jouduttiin luopumaan osana työtä standardin tuomiseksi 2 metrin ja 70 cm:n kaistalle, mikä edellytti varatun kaistan pienentämistä ja melunsietokyvyn parantamista.
Asianajaja Bruce Perens (K6BP), avoimen lähdekoodin asianajaja, sanoi tutkivansa ja toteuttavansa vaihtoehtoista koodekkia D-STARissa. David Rowe (VK5DGR) on aloittanut kehitystyönsä GPL-lisenssin vaatimusten mukaisen koodekin korvaamisen toteuttamiseksi. Sen koodekki tunnetaan nimellä Codec2 .
Lisäksi AMBE ei välitä hyvin ihmisten puhetta, jotka pitävät pieniä taukoja sanojen välissä (vokooderin jälkeen ei voi ymmärtää melkein mitään).
Huolimatta monista Pro-D-STAR-aulan vakuutuksista, koska standardin on kehittänyt JARL, D-STAR:ia ei tulisi käyttää vain ICOM:n kehittämissä radiojärjestelmissä. Termi "D-STAR" ei ole rekisteröity tavaramerkki (brändi) eikä se ole ICOM:n yksinomaista omaisuutta.
D-STAR-signaalilla on samanlaiset ominaisuudet verrattuna FM-signaaliin, mutta näitä ominaisuuksia käytetään eri tavoin. Vaikka FM-signaalin laatu heikkenee vähitellen käyttäjän siirtyessä pois signaalilähteestä, D-STAR säilyttää signaalin laadun vakiona tiettyyn rajaan asti, mutta sitten signaali yksinkertaisesti katoaa. Tämä ominaisuus ei ole ominaista vain D-STAR-signaalille, vaan myös muille digitaalisille tietojärjestelmille, ja tämä osoittaa kynnyksen, jolla signaalia ei voida enää korjata.
D-STAR lisää lisäkustannuksia tämän tekniikan käyttöön radioamatöörit. Tämä johtuu osittain AMBE-laitteiston puhekoodekin kustannuksista ja sen rojalteista sekä niiden kustannusten takaisinmaksusta, jotka tehtiin D-STAR-teknologian tutkimukseen ja kehittämiseen, koska nämä kustannukset on vielä maksettava. Kuten minkä tahansa muun lajissaan, D-STAR-laitteita myydään enemmän, ja osa T&K-kustannuksista laskee edelleen ajan myötä. D-STAR-yhteensopivat laitteet ovat kalliimpia kuin muiden amatööriradiolaitteiden valmistajien vastaavat laitteet. Vuoden 2013 toisesta neljänneksestä alkaen ICOM ID-31 -radion vähittäismyyntihinta on 300 dollaria Yhdysvalloissa ja ID-51:n 630 dollaria.
Radioamatöörit ovat käytännössä jo alkaneet käyttää toista laajalle levinnyttä digitaalista standardia "Project 25" (P25) tai toisin sanoen " APCO P25 ". P25 on ollut käytössä paljon pidempään kuin D-STAR ja on osoittautunut hyvin erilaisissa radiopalveluissa. Tämän standardin mukaisia laitteita valmistavat useat valmistajat, ei vain ICOM. P25:n ainoa haittapuoli on, että kinkkuradiokäyttöön ei vielä ole tämän standardin mukaisia radiolaitteita, vaan se on toistaiseksi saatavilla vain kaupalliseen käyttöön. P25-standardi tarjoaa samanlaisia ominaisuuksia kuin D-STAR-standardi nykyään.
Yaesun vuodesta 2013 lähtien markkinoille tuomasta Yaesu C4FM -standardista voi tulla todellinen amatööriradiovaihtoehto D-STAR:lle .
Yllä oleva luettelo ei ole läheskään täydellinen. Se esittelee tärkeimmät valmistajat ja tunnetuimmat laitteet.
Lähetin-vastaanottimet:
Toistimen varusteet:
Lähetin-vastaanottimet:
Huomautus: Näitä lähetin-vastaanottimia ei myyty Pohjois-Amerikassa. Lähetin-vastaanottimet esiteltiin ICOM ID-800H -mallin OEM-tuotteina. Näiden lähetin-vastaanottimien myynti järjestettiin vain Japanin markkinoilla.
Tietokonetarvikkeet:
Ensimmäiset käytännön kokeet D-STAR:lla Venäjällä tehtiin T-HELPERissä Moskovassa kollektiivisen radioaseman RU3AWW pohjalta huhtikuussa 2008. Toistinkutsumerkit RU3AWW soivat taajuudella 434,80625 MHz +5,000. Ensimmäisen D-STAR-radioyhteyden Venäjältä suoritti 25. huhtikuuta 2008 radioamatööri Moskovasta - RA0ST / 3 (Igor Blinov) Portugalin kanssa - CT1FFU (Tony) [7] [8] .
Heinäkuussa 2012 teknologian kehittämiseksi Neuvostoliiton jälkeisessä tilassa radioamatöörien aloiteryhmä Moskovassa ja Moskovan alueella avasi projektin [9] (nyt venäläisessä versiossa - "D-STAR venäjäksi", vuonna 2012). englanninkielinen versio - "D-STAR Russia & CIS"), jonka tavoitteena on popularisoida digitaalista puheradioviestintää, jakaa tietoa venäjäksi, luoda ja ylläpitää omaa ydinverkkoinfrastruktuuria. Projekti ulottui vuoden aikana Moskovan ja Moskovan alueen lisäksi myös Venäjän ulkopuolelle. Historiallinen solmu, jonka kutsutunnus on RU3AWW, on nyt lopettanut toimintansa.
amatööriradio | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Toiminta | |||||||
radiourheilu |
| ||||||
määräyksiä | |||||||
Organisaatiot | |||||||
Viestintätilat |
| ||||||
Tekniikka | |||||||
kulttuuri |
|