Здесь рассмотрим некоторые виды цифровой радиосвязи, используемые радиоаматорами на УКВ вместо традиционной аналоговой частотной модуляции.
Q. Что вообще значит цифра?
A. Здесь мы говорим о такой системе: голос оператора оцифровывается, подается на радиомодем и излучается в эфир в виде потока данных. Принятый поток данных попадает на цифроаналоговый преобразователь и воспроизводится громкоговорителем. То есть, в отличие от сравнительно медленных цифровых режимов на КВ, которых хватает лишь на передачу, в основном, текста, здесь используются достаточно скоростные режимы, которые могут передавать речь в реальном времени.
Q. Зачем нужна цифра? Чем не устраивает обычный FM?
A. Цифра имеет ряд преимуществ, которые в большей или меньшей мере реализованы в разных цифровых стандартах. Основные из них:
- возможность приема и передачи вспомогательной информации, которая используется для идентификации оператора, что в свою очередь позволяет:
- - видеть позывной и другую информацию о корреспонденте (например, его координаты и рассчитанное на их основании расстояние и направление), с которым проводишь QSO
- - осуществлять и принимать индивидуальные вызовы, условно говоря, как по телефону, даже если вызываемый корреспондент находится в другой стране
- - широкие возможности объединения отдельных ретрансляторов в сети, разговорные группы и тому подобное, что в аналоге возможно лишь на зачаточном уровне
- отсутствие шумов, помех, интерференции, хлопков порогового шумоподавителя
- более эффективное использование частотного ресурса (в некоторых странах аматорские УКВ диапазоны изрядно загружены, особенно двойка)
- дополнительные сервисы, использующие более высокую скорость передачи данных, как-то передача текстовых и голосовых сообщений, изображений, данных GPS и телеметрии, чего угодно еще
Таким образом, цифра предлагает то же, что и аналог, но без шумов и с дополнительными удобствами как уровня взаимодействия оператора с радиостанцией и корреспондентами, так и уровня инфраструктуры. Ближайшая аналогия - переход сотовой связи с аналога на цифру, когда к передаче речи добавились и все время продолжают добавляться все новые дополнительные сервисы.
Q. В цифре больше радиус действия, чем в аналоге?
A. В среднем радиус действия аналога и цифры приблизительно одинаков. Но особенностью цифры является то, что пока связь возможна - там, где в FM уже изрядно мешают шумы, она осуществляется чисто, без шумов и помех, а когда становится невозможна, то обрывается довольно резко.
Q. Какие бывают виды цифры?
A. В основном это FDMA и TDMA. В радиоаматорской практике, да и коммерческими пользователями, CDMA не используется в силу своей широкополосной природы. Наиболее распространенные виды FDMA в радиоаматорстве: D-Star, System Fusion. Известны эксперименты с dPMR. Наиболее распространенный вид TDMA - DMR; TETRA используется значительно реже (в Украине, видимо, не используется вовсе). Известны успешные попытки использовать NXDN, APCO и многие другие коммерческие системы в аматорской практике, но на сегодня их распространенность относительно невелика и ограничена теми регионами мира, где популярны такие сети у коммерческих пользователей, а значит какое-то оборудование постепенно попадает к радиоаматорам и ими используется.
Рассмотрим некоторые популярные виды аматорской цифры подробнее.
D-STAR. Разработан Японской лигой радиоаматорв изначально для радиоаматорского использования. Большую часть времени оборудование этого стандарта выпускал только Icom, что в отсутствие конкуренции делало аппаратуру сравнительно дорогой, хотя стандарт открытый и выпускать оборудование может кто угодно. Недавно появилась в продаже портативная станция от Kenwood, которая помимо очевидной поддержки D-Star, также полноценно работоспособна в пакете (AX.25) и APRS (современные Icom'ы недружественны любителям пакета и APRS), а также обладает широкодиапазонным приемником с поддержкой LSB/USB/CW. Оборудование для инфраструктуры выпускает большое количество производителей, поэтому постройка ретранслятора или симплексного узла возможна на любой вкус. Также возможно использование специальных модемов-приставок к обычным аналоговым станциям, позволяющие проводить связи в D-Star. Особенности стандарта:
- полоса 6,25kHz, в четыре раза уже традиционного FM
- идентификатором оператора является его позывной
- одновременно с речью возможно передавать свои координаты и статус-текст (по желанию оператора)
- осуществимы локальные вызовы на ретрансляторе, вызовы в рефлектор (разговорная группа, объединяющая произвольное число включенных туда ретрансляторов), индивидуальные вызовы отдельных корреспондентов
- имеется режим быстрой передачи данных (ограниченно популярен)
DMR. Открытый стандарт для коммерческих пользователей, однако радиоаматоры используют его. Оборудование выпускает большое число производителей начиная от Motorola и заканчивая китайскими фабриками, благодаря чему самые недорогие радиостанции этого стандарта оказываются наиболее дешевым способом приобщиться к цифровой связи. Инфраструктурное оборудование производится, в том числе, сторонними производителями - в основном теми же, что делают оборудование для D-Star, так что постройка самодельного ретранслятора DMR тоже возможна. Особенности стандарта:
- полоса 12,5kHz, на которой одновременно и независимо работает два таймслота, т.е. два логических канала на одном физическом ретрансляторе
- благодаря двум таймслотам в два раза увеличивается пропускная способность одного ретранслятора; получается как бы два ретранслятора одновременно по цене одного, с одним дуплексным фильтром, с одним фидером и одной антенной
- идентификатором оператора является DMR-ID, цифровой код, наследие коммерческого происхождения; для работы необходимо зарегистрировать DMR-ID, чтобы впоследствии DMR-ID был однозначно сопоставляем с позывным
- осуществимы персональные вызовы и вызовы в различные разговорные группы (локальные в пределах ретранслятора, в региональные, национальные и международные)
- возможна проверка нахождения корреспондента в зоне радиопокрытия, дистанционное прослушивание, дистанционное блокирование украденной или утерянной станции, дистанционное разблокирование (эти функции можно включить или выключить при программировании)
- возможен обмен сообщениями (не всегда работает между р/ст от разных производителей)
- возможна передача данных GPS для станций со встроенным GPS
- возможен режим роуминга, когда р/ст автоматически переключается между ретрансляторами без необходимости ручного переключения (поддерживается не всем станциями)
- поскольку стандарт изначально коммерческий, то фактически доступные р/ст рассчитаны на коммерческого пользователя - в основном весь функционал станций зависит от программирования с компьютера, а не доступен для быстрых настроек с руки, нет двухдиапазонных станций и т.п.
В настоящий момент есть возможность объединять сети D-STAR и DMR в общие рефлекторы/разговорные группы, поэтому все операторы D-STAR могут слышать всех операторов DMR и наоборот, а также видеть позывные своих корреспондентов.
C4FM System Fusion/Wires-X. Относительно молодая проприетарная разработка Yaesu Musen, предназначенная для радиоаматорского использования. В настоящий момент абонентское оборудование выпускает только один производитель, а инфраструктурное оборудование от третьих производителей несовместимо с закрытым протоколом Wires-X и позволяет только работать в FCS-рефлекторах. Особенности стандарта:
- полоса 12,5kHz позволяет использовать больший битрейт, благодаря чему возможно обеспечить либо передачу большего объема данных одновременно с речью, либо передавать речь в более высоком качестве
- идентификатором оператора является его позывной
- одновременно с речью возможно передавать свои координаты (по желанию оператора)
- кроме режима речь+данные можно передавать только речь в более высоком качестве или только данные с более высокой скоростью
- автоопределение режима, переключающее ретранслятор и/или абонентскую р/ст в тот режим, в котором принимается сигнал, чем также обеспечивается удобное сосуществование с аналоговыми пользователями
- режим, аналогичный BBS: возможность передавать и принимать картинки, текстовые и голосовые сообщения на сервер или с сервера (Wires-X)
- объединение ретрансляторов в комнаты (разговорные группы) Wires-X или, при использовании инфраструктурного оборудования от третьих производителей, в рефлекторы