D-STAR

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D-STAR (Digital Smart Technologies for Amateur Radio) ist ein digitaler Übertragungsstandard, mit dem Sprache (Modus DV digital voice) und Daten (Modus DD digital data) über schmalbandige Funkverbindungen übertragen werden können. Dieser Standard wurde zwischen 1999 und 2001 durch den japanischen Amateurfunkverband Japan Amateur Radio League entwickelt.[1]. Auf Anfragen der JARL hatte sich dann nur die Firma ICOM dieses Protokolls angenommen und Relaisfunkstellen, Endgeräte sowie Software auf kommerzieller Basis entwickelt und vertrieben.

Einsatzmöglichkeiten[Bearbeiten]

Innerhalb eines D-STAR-Netzes kann die Kommunikation auf direktem Wege zwischen den Endgeräten oder auch über Relaisfunkstellen und das Internet erfolgen. Der DD-Modus erfolgt nur über das 23-cm-Band.

Im DV-Modus sind folgende Möglichkeiten implementiert:

  • digitalisierte Sprache mit 2,4 kBit/s plus Vorwärtsfehlerkorrektur (FEC) mit 1,2 kBit/s,
  • Kurztextmeldung parallel zur Sprachübertragung[2],
  • Datenübertragung über den 1,2-kBit/s-Datenkanal parallel zur Sprachübertragung,
  • GPS-Tracking über den 1,2-kBit/s-Datenkanal (allerdings nicht isoliert wie bei APRS, sondern parallel zur Sprachübertragung; reine GPS-Daten über Repeater - insbesondere automatisch - abzusenden ist unerwünscht,[3] da hierdurch die Sprachkommunikation gestört wird;[4] teilweise werden GPS-Aussendungen ohne Sprachanteil unterdrückt),
  • automatisches Routing in Verbindung mit manuellem Roaming,
  • Verlinkung von Relaisfunkstellen untereinander,
  • Verlinkung mittels Konferenzservern,
  • experimentelle Verlinkung mit Echolink und APCO P25 über spezielle Konferenzräume (siehe Abschnitt DCS).

Im DD-Modus sind folgende Möglichkeiten implementiert:

  • 128 kBit/s IP Datenkanal, bei der das Funkgerät und die Relaisfunkstelle im Bridge-Modus arbeiten,
  • jedes IP-basierte Protokoll möglich,
  • Internet-Zugriff (ähnlich WLAN) entsprechend den nationalen Vorschriften.

Technik[Bearbeiten]

IC-E91AD, das erste in Deutschland erhältliche Duoband-Handfunkgerät mit optionaler D-STAR-Funktionalität

D-STAR nutzt ein offenes Protokoll.[5] Bei D-STAR werden alle Informationen durch GMSK-Frequenzumtastung digital übertragen. Dabei setzt sich der 4,8 kbit/s Datenstrom zusammen aus dem Sprachkanal (2,4 kbit/s), der FEC (1,2 kbit/s) und dem Datenkanal (1,2 kbit/s). Daraus ergibt sich dann die Kanalbandbreite von 6 kHz. Für Breitband-Datenverbindungen mit 128 kbit/s ist eine Kanalbandbreite von 150 kHz und für Backbone-Verbindungen mit 10 MBit/s eine Bandbreite von 10,5 MHz vorgesehen.

Sprachcodierung[Bearbeiten]

Im DV-Modus wird die Sprache zunächst digitalisiert und anschließend mittels proprietärem Sprachcodec AMBE+ hinsichtlich der geforderten Datenrate von 2,4 kbit/s komprimiert.

Der digitale Übertragungsstandard von Alinco sowie die von Yaesu angekündigten Digitalgeräte sind mit D-STAR nicht kompatibel, jedoch gibt es inzwischen verschiedene Selbstbauprojekte für D-STAR.

Rechtliche Situation in Deutschland[Bearbeiten]

Verschlüsselte Übertragungsverfahren sind im internationalen Funkverkehr gemäß der Vollzugsordnung für den Funkdienst (Art. 25.2A) und in Deutschland gemäß der Amateurfunkverordnung (§ 16 Abs. 7 und 8) untersagt. Daher bestanden zunächst Bedenken, ob der Einsatz des proprietären Codecs als Verschlüsselung gewertet werden müsste.

Nach Auskunft der in Deutschland für den Amateurfunkdienst zuständigen Behörde, der Bundesnetzagentur, vom 30. April 2008[6] gibt es keine rechtlichen Einwände gegen den Einsatz des DV-Modus in Deutschland trotz der proprietären Natur des Codecs. Das AMBE+-Verfahren produziert einen Datenstrom, dessen Inhalt nicht ohne Rückgriff auf proprietäre Verfahren ausgewertet werden kann. Die der Behörde vorliegende Dokumentation[7] sei hierfür ausreichend.

Nutzer-Software[Bearbeiten]

Zur Datenübertragung über den parallel zur Sprache übertragenen Datenkanal gibt es diverse Programme wie

  • D-StarLet (Text-Chat)
  • Dstar Comms PRO (SMS, E-Mail)
  • DStar TV (Standbildübertragung)
  • D-Term[8] (Text-Chat)
  • D-RATS[9] (Text-Chat, Dateiübertragung, Positionsübertragung, E-Mail (u. a. WinLink-Anbindung)).

Infrastruktur-Software[Bearbeiten]

Die Internet-Gateways für D-STAR liefen zunächst nur unter Linux mit einer proprietären Gatewaysoftware des Herstellers ICOM.

Der Gatewaysoftware fehlen jedoch einige Features wie z.B. Konferenzschaltungen, Rufzeichenliste im Internet, etc. Diese Funktionen werden von den Zusatzsoftwarepaketen "DSM" (D-STAR Monitor) zur webbasierten Aktivitätsanzeige [10] und "dplus" [11] mit seinen Reflektor-Systemen REFnnn mit virtuellen Konferenzräumen [12] ergänzt. Diese Softwarepakete (closed source) wurden von Funkamateuren geschrieben. Die Ergänzungen fielen jedoch durch Mängel und Probleme im Bereich des Datenschutzes auf.

Nach und nach wurden freie und teilweise freie Software-Lösungen entwickelt. Hier die bekanntesten:

  • ircDDBGateway - aufbauend auf dem ircDDB Netz, aber nicht gleichzusetzen mit diesem, ermöglicht diese Software den Betrieb von Relaisfunkstellen mit der Hardware von ICOM sowie freien Entwicklungen wie z.B. dem DVRPTR Modem Board und den Betrieb eines Hotspot, einer Art Kleinst-Relaisfunkstelle im Simplex-Betrieb. Die Einbindung in das ircDDB Netz ist möglich, aber nicht zwingend notwendig. Es gibt fertige Pakete für Linux und Windows, sowie den Quellcode zum selbst kompilieren.
  • ControlCenter - eine Entwicklung der DVRPTR Entwickler zum Betreiben von Relaisfunkstellen, Hotspots uvm. mit den DVRPTR Boards. Sie läuft unter Windows und das Windows Binary mit Hilfe von Mono auch unter Linux.

Datenschutzrechtliche Bedenken[Bearbeiten]

Die Arbeitsgemeinschaft Zukunft Amateurfunkdienst hat eine Erklärung veröffentlicht, die im Funk-Telegramm 8/2009 wiedergegeben wurde. Man sah es als problematisch an, welche Daten an den Trust-Server in den USA versandt werden:

„Alle Aktionen der D-Star-Relaisbenutzer, wie zum Beispiel das Betätigen der Sendetaste, die Dauer einer Aussendung, sogar der Audiostream selbst, die Positionsdaten und die Verbindungsdaten werden zunächst lokal auf dem Gatewayrechner gespeichert. Danach werden einige Daten auf einen Server in den Vereinigten Staaten übertragen und dort dauerhaft gespeichert: konkret jedes Betätigen der Sendetaste und wer wann wo mit wem gesprochen hat. Wenn man so will, ist dies quasi eine Art von Vorratsdatenspeicherung in den USA für die D-Star-Nutzer weltweit. Nachts werden dann die gesammelten Daten der Audiostreams zu größeren Blöcken zusammengefasst und ebenfalls auf den US-Server hochgeladen.“

Ralph P. Schorn, DC5JQ[13]

Auf Proteste reagierte der Gatewaybetreiber, jedoch nach Meinung der AGZ wieder problematisch:

„Nachdem Proteste gegen diese Vorgehensweise laut wurden, hat man leise, still und heimlich in der Nacht auf den 10. April ein Skript auf die Gatewayrechner gespielt, das zumindest das Hochladen des Audiostreams stoppt. Das US-Trustserverteam hat hier im übrigen erneut bewiesen, dass es jederzeit und ohne das Wissen der verantwortlichen Funkamateure vollen Zugriff auf alle angeschlossenen Gatewayrechner weltweit hat. Im Prinzip ist also dieses Team Herr über die Gatewaysysteme, und nicht etwa der deutsche Betreiber, der aber pikanterweise seinerseits gegenüber der Bundesnetzagentur verantwortlich zeichnet.“

Ralph P. Schorn, DC5JQ[13]

Ein Gatewaybetreiber hätte demnach keinerlei Kontrolle darüber, welche Dienste auf seinem Gateway-Server liefen und welche Daten überhaupt über seinen Internetanschluss übertragen würden. Ein fremdes anonymes US-Trustserver-Team hätte de facto Root-Zugriff auf die Recher.

ircDDB-Netz[Bearbeiten]

Um auf Trustserver verzichten zu können, werden hier die Routinginformationen parallel zu den konventionellen Methoden auch durch ein auf IRC-Technik basierendes System verteilt.[14] Seit dem 20. Februar 2011 werden die Daten nur dann im ircDDB Live Log sowie der LastHeard-Liste angezeigt, wenn der Benutzer dies ausdrücklich freigeschaltet hat, indem er eine Aussendung mit dem Zielrufzeichen "VIS   ON" getätigt hat. Zum Deaktivieren wird dementsprechend einmalig das Zielrufzeichen "VIS   OFF" gesendet.[15] Bis dahin wurden - auch ohne explizite Einwilligung der Nutzer - die Verbindungsdaten auch von mindestens einem Serverbetreiber in den USA gespeichert und über eine Webschnittstelle abrufbar gemacht.[16]

xReflector[Bearbeiten]

Die Zusammenschaltung mehrerer Relais zu einer Konferenz ist im ursprünglichen D-STAR-Protokoll nicht vorgesehen. Um dies zu ermöglichen wurde das xReflector-System als Alternative zu den bereits genannten dplus-Reflektoren entworfen. Dieses erwies sich jedoch als störanfällig - so konnten Verbindungen durch kurze Träger unterbrochen werden (z. B. auch durch eine automatische Aussendung einer GPS-Bake) - so dass es inzwischen durch das DCS-System ersetzt wurde.

DCS (Digital Call Server)[Bearbeiten]

Die X-Reflektoren wurden ab Mitte 2012 durch das DCS-System ersetzt.[17] Über die so genannten Digital Call Server lassen sich mehrere Relaisfunkstellen zu Konferenzen zusammenschalten, ähnlich wie mit den davor genutzten X-Reflektoren. Die Server selbst sind durchnummeriert, jeder Server ist in 26 Konferenzräume von A - Z unterteilt. In Deutschland befindet sich der Server DCS001.

Bei DCS werden die Routinginformationen nicht nur zu Beginn einer Aussendung, sondern wiederholt im Abstand von 20 ms[18](laut anderer Quelle[19] alle 200 ms) übertragen, dadurch ist das System im Vergleich zum X-Reflektornetz weniger anfällig gegen kurze Störungen.

Das Anschalten eines Repeaters ist wie von den X-Reflektoren gewohnt über 7stellige Eingabe des Reflektors plus L (für Linken) in das URCALL-Feld möglich; also "DCS001CL" um sich mit dem Konferenzraum C (Konferenzraum Deutschland) des DCS Servers Nummer 1 zu verbinden. Ebenso gestaltet sich das Trennen durch U an 8 Stelle des URCALL-Feldes.

Zusätzlich besteht nun auch die Möglichkeit, Steuerbefehle - wie auch das Verbinden und Trennen - über DTMF-Töne zu übertragen. Dies gestaltet sich bei den meisten auf dem Markt befindlichen Geräten einfacher als die Anpassung des URCALL-Feldes (es sei denn, man belegt einzelne Speicherplätze mit den entsprechenden Kommandos, dann muss man allerdings für jeden Repeater mehrere Speicherplätze mit den jeweiligen Kommandos belegen). Zur Verbindung mit einem Konferenzraum sendet man D plus Nummer des Servers (einstellig) + Nummer des Konferenzraumes (zweistellig; A=01, B=02 ... Z=26) durch DTMF, also D103, um sich mit dem Konferenzraum C des Servers DCS001 zu verbinden[20]. Eine Statusabfrage erfolgt durch Übertragung der 0 (Null), zum Trennen dient # (Raute).[21]

Die Konferenzräume A aller DCS-Server sind weltweit zusammen geschaltet (Bezeichnung des Konferenzraums "weltweiter Funkverkehr"). Zur experimentellen Verknüpfung mit Echolink ist Konferenzraum V des schweizer DCS-Servers DCS003 auf den Echolink-Node 8008 HB9DR-R geschaltet.[22][23]

CCS (Call Connection Service)[Bearbeiten]

Das CCS System vereinigt als nächste Ausbaustufe von DCS die Eigenschaften des originären Callsign-Routings, IrcDDB, D-Plus und StarNET. [24]

Beim Callsign-Routing werden hier die Repeater automatisch temporär verlinkt, so dass ein direktes Antworten (ohne Programmierung des Empfängers im URCALL-Feld nötig ist) sowie auch ein Mithören auf dem angesprochenen Repeater ermöglicht wird.[25] Beim originären Callsign-Routing kann man im Gegensatz dazu auf dem Zielrepeater nicht mithören; eine Rückmeldung, ob der Zielrepeater belegt oder nicht erreichbar war erfolgte nur über eine kryptische Text-Meldung im Display; der Angesprochene musste vor dem Antworten das Callsing-Routing zum Anrufenden programmieren, bereits bei kurzen Störungen brach die Weiterleitung zusammen.

Im Gegensatz zum DCS-System ist nun auch Callsign-Routing über DTMF-Kommandos möglich. Hierfür müssen persönliche DTMF-Kennungen zugeteilt werden (vergleiche Echolink).[19] Zum Beenden der über CCS-Callsign-Routing aufgebauten Verlinkung sendet man - abweichend von Echolink sowie der Konferenzraumverlinkung - den DTMF-Ton "A".[26]

Stationen, die über CCS-Callsign-Routing via DTMF-Kommando erreichbar sind, nutzen vorteilhafterweise das vierstellige Suffix-Feld des Mycall-Eintrags, um ihre CCS-Nummer auszusenden.[27]

Selbstbauprojekte[Bearbeiten]

Ein Bausatz zur Erweiterung handelsüblicher FM-Funkgeräte ist über ein Amateurfunkmagazin erhältlich.[28] Auch Funktelefone aus dem ehemaligen C-Netz (z.B. Siemens C5) können mit DV-Modem nachgerüstet werden. Ferner gibt es verschiedene Software-Projekte, die sich mit der Dekodierung von D-Star beschäftigen.

  1. Integration der ICOM-Platine UT-118DV mit AMBE 2020 Chip zur Nachrüstung analoger Funkgeräte durch Satoshi Yasuda (7M3TJZ/AD6GZ),
  2. Eigenbauprojekt mit AMBE2020 Chip von AE4JV/Moetronix,
  3. Eigenbauprojekt mit AMBE2020 Chip zur reinen Codierung der NF
  4. Erweiterungsplatine für ein umgebautes C5-Telefon von DO1FJN[29]
  5. DVRPTR-Platine zur Verwendung als Dongle, Hotspot oder Vollduplex-Relais bzw. DV-Transceiver (Anschluss an 9k6-fähiges Funkgerät)[30]
  6. UP4DAR-Platine als open source Universal Platform for Digital Amateur Radio [31]
  7. Empfang mittels SDR und Dekodierung der D-Star Header-Informationen durch das Programm dstar.exe[32]
  8. Empfang mittels SDR und Sprachdekodierung durch das Programm DSD 1.7 (Digital Speech Decoder)[33]

Verbreitung und Netzaufbau in Deutschland, Österreich und der Schweiz[Bearbeiten]

Die „Taunus-Relais-Gruppe“ betreibt seit Januar 2007 eine D-STAR-Relaisstation auf dem Großen Feldberg im Taunus (881 m ü.NN). Der im Amateurfunk gebräuchliche Locator ist JO40FF, die Sendefrequenz 439,450 MHz und Empfangsfrequenz 431,850 MHz. Das Amateurfunkrufzeichen war zunächst DB0DFT B. Nach Umzug aus dem Fernmeldeturm in den gegenüberliegenden Aussichtsturm in Betriebsräume des Hessischen Rundfunks im Mai 2007 wurde das Rufzeichen in DB0HRF B geändert. Eine Gatewayanbindung an das weltweite D-STAR-Netz besteht seit Oktober 2007.

Deutschlandweit gab es zum Jahresbeginn 2011 insgesamt 79, in Österreich 5 und in der Schweiz 12 D-STAR-Relais.

Im Laufe der Jahre wuchs die Anzahl der Relaisfunkstellen stetig und es entwickelten sich verschiedene Netze (siehe oben), die teilweise auch netzübergreifende Verbindungen erlauben. Weltweit gibt es mit Stand Januar 2014 über 1600 registrierte Gateways mit einem oder mehreren angeschlossenen Relais. Rund 110 Gateways in Deutschland, 13 in Österreich und 21 in der Schweiz zählt das ircDDB-Netzwerk. Dazu kommen noch eine unbekannte Anzahl von Hotspots, die in der Regel keine eigene Registrierung haben und somit nicht statistisch erfassbar sind.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: D-STAR – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://www.jarl.com/d-star/
  2. Englische Bedienungsanleitung des IC-E92, Seite 53 (sowie bis auf die Gerätebezeichnung gleichlautend bei IC-E91 und IC-E2828): "Only 1 message can be stored in the IC-E92. The received message is cleared by turning power OFF, or overwritten when another message is received. A transmitted message that includes lower case characters from the IC-E92 may not be decoded and displayed correctly by the ID-800H, IC-V82/U82, etc." - "Nur eine Nachricht kann im IC-E92 gespeichert werden. Die empfangene Nachricht wird beim Ausschalten gelöscht oder überschrieben, wenn eine andere Mitteilung empfangen wird. Eine gesendete Nachricht, die Kleinbuchstaben vom IC-E92 enthält wird vom ID-800H, IC-V82/U82 u.s.w nicht korrekt decodiert und angezeigt werden."
  3. Der D-Star-Knigge bei DO5SL, abgerufen 7. Dezember 2012; am 24. November 2013 Originalquelle nicht mehr online verfügbar; Text teilweise zitiert auf der Homepage der Spessart-Relais-Gruppe unter http://srg-radio.de/knigge.htm, abgerufen 24. Dezember 2013
  4. http://www.darc.de/uploads/media/Heru_21-12_v._29.08.2012_01.pdf Abschnitt "Datenfunkbetrieb und automatische GPS-Baken über D-Star-Relais", abgedruckt auf Seite 5 des Hessenrundspruch Nr. 21/12 vom 29. August 2012, abgerufen 7. Dezember 2012
  5. http://www.jarl.com/d-star/shogen.pdf
  6. http://www.agz-ev.de/hamradio2day/ausgaben/2008_290.html
  7. http://www.arrl.org/files/file/D-STAR.pdf
  8. D-TERM. Abgerufen am 3. Januar 2014.
  9. D-RATS. A Communications Tool For D-STAR. Abgerufen am 3. Januar 2014 (englisch).
  10. http://www.dstarusers.org/ Tabellarische Anzeige der US-Trust-angebundenen Relaisfunkstellen (engl)
  11. http://www.opendstar.org/tools/CHANGELOG-dplus.txt Änderungs-Historie der dplus Versionen mit Syntax-Beschreibungen (engl)
  12. http://www.dstarinfo.com/reflectors.aspx Liste der dplus-Reflektoren (engl)
  13. a b  Dr. Ralph P. Schorn, DC5JQ: Ausgabe 321. In: ArbeitsGemeinschaft Zukunft Amateurfunkdienst e.V. (Hrsg.): HamRadio 2day. Nr. 321, 14. Juni 2009, Datenschutz im Amateurfunk und speziell bei D-STAR., S. 1–5 (http://seeadler-funk.de/agz/hr2d20090614p.pdf, abgerufen am 11. Juni 2012).
  14. http://www.amateurfunk-wiki.de/index.php/D-STAR#ircDDB_Netz Abschnitt ircDDB-Netz im Amateurfunk-Wiki, abgerufen 10. Juni 2012
  15. http://ircddb.net/live-vis-deu.html Information auf ircddb.net, abgerufen 10. Juni 2012
  16. http://www.dstardb.com/Privacy.php/ Informationen auf dstardb.com, abgerufen 10. Juni 2012 (engl)
  17. http://www.qslnet.de/member/dj1whv/?D-STAR:REFLEKTOREN:DCS_-_xNET Informationen auf der Website von DJ1WHV, abgerufen 4. Dezember 2012
  18. http://dl4ah.beepworld.de/index.htm Informationen zum D-Star-Repeater DB0SHA ,abgerufen 15. Dezember 2012
  19. a b http://db0ulm.wordpress.com/2012/10/01/vom-dcs-zum-ccs-d-star-callsign-routing-wird-zum-kinderspiel/ Thomas Grassmann: Vom DCS zum CCS – D-Star callsign routing wird zum Kinderspiel, abgerufen 28. Dezember 2012
  20. DL9NDG: Übersicht neue D-Star Kommandos veröffentlicht auf den Seiten der Interessengemeinschaft der Funkamateure Siebengebirge e.V.
  21. Torsten Schultze und Sven Mewes: DCS: Ersatz für xReflectoren in Funkamateur 6/2012, Seite 660;
  22. http://dstar.hb9hd.ch/index.php?option=com_content&view=article&id=117&Itemid=156
  23. http://www.repeaterbook.com/repeaters/echolink/view_all.php?type=repeaters
  24. CCS-Betrieb - Ein Hinweis von OM Sven DO5SL auf der Homepage der Spessart-Relais-Gruppe ; abgerufen 24. Dezember 2013
  25. CCS - Call Connection Service Benutzerhandbuch auf der Homepage der Spessart-Relais-Gruppe, abgerufen 24. Dezember 2013
  26. Informationsseite von Thomas Mansch (DL2MT) bei qrz.com
  27. Call Connection Service - Basics and Hints auf den Seiten der Cwmbran and District Amateur Radio Society (engl.): It is common practice now for CCS capable stations to use the four digit suffix field to store and display their CCS number (and no longer the type of radio you are using or your name) This also makes it easy for someone else to find you and call you without having to look you up in the database.
  28. http://www.d-star.asia/
  29. http://www.digisolutions.de/
  30. http://www.dvrptr.de/
  31. http://www.up4dar.de/ abgerufen 29. Dezember 2012
  32. http://www.rtl-sdr.com/decoding-d-star-headers-rtl-sdr/
  33. http://www.rtl-sdr.com/receiving-dstar-voice-dsd-1-7-windows/