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Seit der letzten Veröffentlichung im März 2004 zu den digitalen APCO25 Relais hat sich sehr viel im Umfeld des kommerziellen Funks sowie im Amateurfunk verändert.

Wie schon in meinem ersten Beitrag erwähnt, verändert sich die Kommunikation (Sprach- und Datenkommunikation) rasant im Wandel der Zeit durch die geänderten Anforderungen an Ressourcen (Frequenzen) sowie die Kosten dafür.

Noch hat der Amateurfunkdienst Frequenzressourcen frei, die durch neue Technologien optimal genutzt werden könnten. Die Anforderungen sind gewachsen, so dass nicht nur Sprache übertragen werden soll, sondern auch Kurzmitteilungen, Videostreams und Dateien. Unser bisheriges Relaiskonzept beruht allerdings auf veralterten analogen Übertragungssystemen. Mittlerweile sind zwar einige Relais über HF-Links (z.B. DB0UR-DB0LR-DB0FT) dynamisch und statisch vernetzt sowie Echolink-Zugänge und -Verlinkungen über das Internet wie IRLP.

Dieses löst allerdings nicht die Anforderungen an Datendienste und an die Verbesserung der Frequenzökonomie.

Im Jahre 2003 versuchten dann Walter DF2ER und ich, einen Einstieg in die digitale Übertragung von Sprache und Daten zu finden. Es war wichtig für uns, ein System zu finden, dass einem internationalen Standard wie der „ETSI" oder der „ITU" folgt.

Daraus sollte sich die Möglichkeit ergeben, Geräte zu erhalten, die interoperabel sind und demzufolge von verschiedenen Herstellern zusammen einen störungsfreien Betrieb ermöglichen. Durch die Beendigung des Modacom Datenfunkdienstes wurde eine Anzahl von Motorola Basisstationen an den VFDB übergeben. Da eine große Stückzahl von Motorola Basisstationen frei wurde, die dieses durch Modifikationen ermöglichen, konnte ein Netz von Relais aufgebaut werden. Siehe Bild 1:

Die drei Relais im Ruhrgebiet laufen nun seit ca. 3 Jahren weitestgehend störungsfrei. Alle 3 Relais sind miteinander über HF verlinkt. Mitte Juni 2006 konnten dann nach langer Diskussion über den einen „richtigen" Standard die beiden zusätzlichen Zuteilungen für den Bereich Köln/Bonn und Frankfurt erfolgen. Diesen „einen" richtigen Standard wird es wohl nie geben, da sich zum einen die Technologien und Anforderungen sehr schnell verändern und zum anderen einzelne Firmen bei veränderten Marktanteilen Technologien aufgeben. Leider hat sich auch gezeigt, dass Geräte, die nach Europa Deutschland importiert werden sollen, den europäischen Vorschriften zum „In-Verkehr-Bringen" genügen müssen. Dies stieß vor allem bei den von uns verwendeten Geräten für das APCO25 Projekt auf Probleme. Viele Firmen wollten sich die Zertifizierungskosten ersparen und mieden vor allem den europäischen deutschen Markt. Auch wurden Geräte, die man bei Auktionen ersteigern konnte, mit gesperrten Digitalfunktionen oder völlig veralteten Codecs und Firmware verkauft. Dieses wiederum rückgängig zu machen, stellte hohe organisatorische und finanzielle Hürden dar. Dennoch ist es gelungen, einige Geräte für uns nutzbar zu machen.

Für viele Benutzer der digitalen Relais sind natürlich Relaiskopplungen nur dann sinnvoll, wenn sich der andere Partner auch im Versorgungsbereich eines anderen Relais aufhielt. Um zu verhindern, dass alle Relais immer auf Sendung gehen und damit viel Energie verbraucht wird, haben wir im neuen Softwarestand einen lokalen Modus eingerichtet. Hier können nur Stationen über ihr Relais lokal sprechen. Alle anderen reagieren darauf nicht (siehe Bild 2 und 3)

          

Die Schaubilder zeigen einen reinen Sprechfunkbetrieb. Die Qualität und sogar die getestete Reichweite unserer Relais und Geräte begeisterte uns. Die Digitalisierung brachte uns Vorteile beim Portabel- und Mobilbetrieb. Leider sind die angedachten Ziele bisher nicht zu erreichen gewesen:

1. Datenkommunikation (keine passenden Geräte und Software zu amateurverträglichen Preisen zu beschaffen)
2. viele preiswerte Geräte und Relais in Europa zu erhalten
3. geringer Aufwand für die Implementierung von eigenen Software-Lösungen
   
   

Die hohen Kosten für Software, Implementierungen, Updates und geringe Stückzahlen der Endgeräte bei zu hohen Kosten ließen uns Alternativen suchen.

Walter DF2ER und ich versuchten nun, durch Kontakte mit der Firma ICOM das System D-STAR in Deutschland zu testen. Was ist nun D-STAR genau und was können wir damit machen?

D-STAR ist im Jahre 2001 von der JARL veröffentlicht worden. ICOM und andere japanische Firmen testeten und entwickelten über Jahre neue digitale Protokolle einen neuen Standard für den digitalen Amateurfunk. D-STAR soll als offenes Protokoll von der JARL für jedermann zugänglich sein. Das Protokoll und die technical requirements liegen uns vor, können aber auch direkt im Web herunter geladen werden. Mit D-STAR sind direkt Verbindungen sowie Verbindungen über mehrere Relais machbar. Mit den neuen Repeatern sind auch Cross-band Verbindungen und Links über Gateways zu Echolink und IRLP angedacht.

D-STAR benutzt als Codec den auch beim APCO25 Project benutzten AMBE VOCODER, um Sprache möglichst naturgetreu in einen digitalen Datenstrom zu wandeln. Das digitale Voice-Signal wird mit 3600 Bit/s übertragen. Mit error correction lassen sich simultan zu dem DV-Signal noch Daten mit ca. 1Kbit/s übertragen. Dadurch lassen sich Dateien mit einer RS-232 oder USB 1.0 über die entsprechenden Geräte senden. Digital Data mit 128 Kbit/s kann nur auf 23cm genutzt werden. Die Relais müssen bis auf Digital Data voll duplex arbeiten.

Laut ICOM bilden regionale Gruppen von Relais eine D-STAR Zone (siehe Bild 7); sie arbeiten eng zusammen und können als eine Einheit über das Internet oder über HF-Links adressiert werden. Durch das Offenlegen des Protokolls ist es möglich, Informationen über Benutzer und deren Verhalten in einer Datenbank zu hinterlegen.

Dadurch lassen sich zusätzlich Dienste wie Wetterinformationen oder der Standort des Funkfreundes erfahren. Dem Betreuer des Relais geben sie ebenfalls statistische Information über Störungen und Nutzerverhalten.

Die Registrierung einzelner Benutzer erfolgt bei der ersten Übertragung über ein D-STAR System. Hier wird das eigene Rufzeichen in eine Datenbank gespeichert und dann mit allen anderen D-STAR Systemen ausgetauscht. Diese Gateway Server stehen zur Zeit in USA, UK und Japan. Versucht nun z.B., DL1YBL über eine Repeater-Zone DF2ER zu rufen, suchen die entsprechenden Gateway-Server nach den eingetragenen Rufzeichen und wählen sich das Ziel aus, das als letztes für den Benutzer registriert wurde.

Durch diese Zuordnung kann ein registrierter Benutzer sofort Informationen in einer fremden Stadt über lokale OV-Abende, Events und mehr bekommen.

Er benötigt dafür z.B. ein IC-91AD und einen PDA.

Angedacht ist ebenfalls über den low speed data port des z.B. IC-91AD, GPS NMEA Daten mittels einer GPS Smartmouse zu übertragen. Diese Funktion heißt D-PRS und übermittelt die Positionen über die Gateway-Server zu den APRS Reporting Systemen.

Seit längerer Zeit sind die ID-1 Geräte sowie die Voice- und Datenrepeater ID-RP1 bekannt. In den USA stellt ICOM einer Gruppe oder einem Ortsverband von Funkamateuren kostenlos - in Abhängigkeit von verkauften ID-1 23cm Transceivern - Relais zur Verfügung.

Wir wollten diese Regelung auch für Deutschland verhandeln und bekamen als Teststellung einen kompletten Satz Repeater und Transceiver.

Eine ICOM Area besteht aus einem ID-RP2C Controler für 4 Repeater, dem bekannten ID-RP2D 23cm Datenrepeater und dem ID-RP2V Voice und LowSpeedData sowie den aktuellen 2m und 70cm DigitalVoice Repeatern.

siehe Bild 5 und 6

         Mit diesen neuen Relais für 2m und 70cm ist es nun möglich, nicht nur während des QSO mit digitaler Sprache, low speed daten mit 1Kbit/s für GPS/APRS, sondern auch auf 23cm Daten mit 128 Kbit/s zu übertragen. Die Übertragung der Daten erfolgt mittels 0.5 GMSK und benötigt für die 128 Kbit/s 150 KHz Bandbreite und für Digital Voice nur einen Kanalabstand von 6,25 KHz. Die Aufteilung in ein vorhandenes Raster mittels z. B. Interleaving zeigt ebenfalls Bild 7:
Diese Vorstellung der neuen digitalen Relais soll die OMs aufrufen, die Interesse an der Mitarbeit von Software und Hardware haben. Angedacht ist ein kompletter Transceiver, der mittels des UniDSP56 Projektes von Gerrit DL9GFA realisiert werden soll (siehe CQ DL 12.05). Das Protokoll und der Aufbau der Datenpakete ist bekannt, es muss nur noch mit viel Fleißarbeit in eine entsprechende Bibliothek eingepflegt werden.

Das UniDSP56 Board besitzt schon den entsprechenden AMBE2020 Vocoder und kann damit als Einheit im D-STAR System verwandt werden.

Tabelle 1: technische Daten der Firma ICOM

Autor: Dipl.-Ing. Jochen Berns

Jahrgang 1960, Studium der Elektrotechnik und Nachrichtentechnik an der Universität Bochum, seit 1989 an der Universität Dortmund, OVV Z34 und im Technikreferat des VFDB tätig. Amateurfunkgenehmigung der Klasse C von 1975 und Klasse B seit 1981.

Quellen und Links:

http://www.icomamerica.com/amateur/dstar/

http://www.unidsp56.de/
http://www.db0ur.de/
http://www.vfdb.net/