D-STAR

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.. Auf Anfragen der JARL hatte sich dann nur die Firma ICOM diesem Protokoll angenommen und Relaisfunkstellen, Endgeräte sowie Software auf kommerzieller Basis entwickelt und vertrieben.

Einsatzmöglichkeiten

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,
• 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, da hierdurch die Sprachkommunikation gestört wird; 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

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

D-STAR nutzt ein offenes Protokoll. 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

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

In Deutschland sind kommerziell für D-STAR nur Geräte der Firma ICOM erhältlich. 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

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 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 sei hierfür ausreichend.

Nutzer-Software

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 (Text-Chat)
• D-RATS (Text-Chat, Dateiübertragung, Positionsübertragung, E-Mail (u.a. WinLink-Anbindung).

Infrastruktur-Software

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" und "dplus" ergänzt. Diese Softwarepakete (closed source) wurden von Funkamateuren geschrieben. Die Ergänzungen fielen jedoch durch Mängel und Probleme im Bereich des Datenschutzes auf.

Datenschutzrechtliche Bedenken

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

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

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

Um auf Trustserver verzichten zu können, werden hier die Routinginformationen parallel zu den konventionellen Methoden auch durch ein auf IRC-Technik basierendes System verteilt. 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. Bis dahin wurden - auch ohne explizite Einwilligung der Nutzer - die Gesprächsdaten auch von mindestens einem Serverbetreiber in den USA gespeichert und über eine Webschnittstelle abrufbar gemacht.

xReflector

Die Zusammenschaltung mehrerer Relais zu einer Konferenz ist im ursprünglichen D-STAR-Protokoll nicht vorgesehen. Um dies zu ermöglichen wurde das xReflector-System 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)

Die X-Reflektoren wurden ab Mitte 2012 durch das DCS-System ersetzt. 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(laut anderer Quelle 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. Eine Statusabfrage erfolgt durch Übertragung der 0 (Null), zum Trennen dient # (Raute).

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.

CCS (Call Connection Service)

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

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. 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).

Selbstbauprojekte

Ein Bausatz zur Erweiterung handelsüblicher FM-Funkgeräte ist über ein Amateurfunkmagazin erhältlich. Auch Funktelefone aus dem ehemaligen C-Netz (z.B. Siemens C5) können mit DV-Modem nachgerüstet werden.

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
5. DVRPTR-Platine zur Verwendung als Dongle, Hotspot oder Vollduplex-Relais bzw. DV-Transceiver (Anschluss an 9k6-fähiges Funkgerät)
6. UP4DAR-Platine als open source Universal Platform for Digital Amateur Radio

Verbreitung und Netzaufbau in Deutschland, Österreich und der Schweiz

Die „Taunus-Relais-Gruppe“ betreibt seit Januar 2007 eine D-STAR-Relaisstation auf dem Großen Feldberg im Taunus. Das Amateurfunkrufzeichen war zunächst DB0DFT B. Nach Umzug in den Aussichtsturm 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.

Weblinks

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

• D-STAR im Amateurfunk-Wiki des Deutschen Amateur-Radio-Clubs und des Adacom Fachverbands für Amateur-Datenfunk e. V.
• Informationsseite zu D-STAR von Icom Europe
• Beschreibung der ARRL (PDF; 225 kB)
• Live-Ticker des ircDDB Network
• D-TERM Chatsoftware
• D-RATS Datenkommunikationssoftware

Einzelnachweise

Betriebsarten für WinLink 2000

Kurzwelle: PACTOR · WINMOR · ALE

Ultrakurzwelle: D-STAR · AX.25: Packet Radio · APRS