Version 1.1 by BU2EA (BX2AFC), July 20, 2016
對於初次使用 D-Star 的使用者,在試圖建立通訊前,建議您花一些時間閱讀本文章,先取得一些基本概念,縮短摸索的過程。
注意:以下中文專有名詞翻譯,主要參照 ICOM 設備中文說明書的用語,以幫助理解。
發送部分:
使用者所發出的語音,進入 D-Star 的設備後,先經過 A/D (類比/數位) 轉換成數位訊號後,經過 AMBE 壓縮編碼 (這就好比 MP3 壓縮) 成為 DV (Digital Voice 數位語音) 訊號,然後再使用 GMSK 調制 (與 GSM 所使用的調制模式相同),然後送到發射功率晶片發射。
接收部分:
反之,D-Star 設備收到 RF 訊號後,使用 GMSK 模式解調還原成 DV 訊號, 經過 AMBE 解壓縮編碼 (播放 MP3),再經過 D/A (數位/類比) 轉換成類比語音訊號後,然後送到喇叭。
當兩個 D-Star 設備,中間不經過任何設備,直接進行通訊時,稱為單工模式 (SIMPLEX)。
但 D-Star 若只能運行於單工模式,則跟一般 FM Radio 無異,就失去了數位化的意義,因此必須借助 Repeater 和 Gateway 來增加覆蓋範圍。
D-Star 系統有兩個很重要的元素:
Repeater (中繼站) 以及 Gateway (閘道器)。
要能夠順利使用 D-Star 系統,先要對這兩個設備有清楚的認識。
Repeater 主要有兩個用途:
RF to RF:
跟 FM 模式 Repeater 類似,主要用來將從 RF 接收到的 DV 訊號轉發到 RF,目的是增加 RF 的覆蓋範圍。
RF to GW (Gateway):
將從 Gateway 轉發過來的 DV 訊號,轉發到 RF,或是將 RF 收到的訊號轉送到 Gateway。轉發 DV 訊號到 Gateway 的主要目的,是要經過 Internet 或 IP 網路進行 D-Star 通訊。
RPT (Repeater) to IP:
Gateway 的角色,主要用來將從 Repeater 轉發過來的 DV 訊號轉發到 IP 網路/Internet,並將從 IP 網路/Internet 收到的 DV 訊號,轉送到 Repeater,以完整建立 RF 跟 Internet 之間的通訊。
ICOM 對於 D-Star,設計了一套完整的閘道中繼站系統,顧名思義,主要整合了 Repeater 中繼站和 Gateway 閘道器,目的在提供完整的 RF to RF 和 RF to Internet 的通訊,其中包含了一台 Repeater Controller 中繼站控制器和四台 Repeater 中繼站,而 Gateway 閘道則安裝於獨立的伺服器上。
四台 Repeater 的配置如下:
把這四台 Repeater 分別跟 Repeater Controller 以及 Gateway 相連,也就可以實現任一頻段跟 Internet 之間,或者是跨頻段之間的通訊。
實際運作環境,Repeater可以根據需要的頻段設置,並不需要安裝全部四台 Repeater。
實際上,Gateway 並非 D-Star 必要的元素,但缺了 Gateway,只能行 Repeater 涵蓋區域內的同頻段 (Same-band) RF 通信,跨頻段 RF to RF 或 RF to Internet 都無法達成。
ICOM 所謂的局部呼叫(Local CQ)就是在這種狀況下完成,因為 CS (Callsign) 中的 RPT2 並未指定。[請參見以下 D-Star Callsign 章節]
雖說 Gateway 並非 D-Star 必要的元素,但有了 Gateway,就可以達成透過 Internet 網路進行 D-Star 通訊的目的。
但要達成透過 Gateway 的 D-Star 通信,首先 Gateway 之間必須建立一些通信協定,使 Gateway to Gateway、Gateway to Reflector 或是 Gateway to Repeater 之間得以連接。
以 ICOM 系統所建置的 Gateway,最初之支援 DExtra (REF),後來又有 DPlus (DCS) 等等的通信協定。
DExtra 後來又將支援的呼號延伸到 XRF,這就是您將您的 Repeater/Hotspot 連接到 XRF886 時所使用的通信協定。
Reflector 反射器,其實是一種特殊的 Gateway,一旦連接到 Reflector,它會將收到的 DV 訊號,轉送給其他也連接到它的 Gateway,如此一來,就達成多個 Gateway 之間的通信模式。
Reflector 的概念,有點像是 Internet 的聊天室服務器,Reflector 上面通常支援多個 Module (模組),可視為多個聊天室。
Reflector 之間可以互聯,但是以相同 Module 之間的方式互連,以 XRF886 為例,Module A 連接了許多國外的 Reflector,成為了一個國際聊天室,當您連接到 XRF886 Module A,所有跟 XRF886 互聯的 Reflector 上面 Module A 的使用者,都可以跟您進行通信。
事實上,D-Star 是一個開放的標準,並非 ICOM 的專利,因此 Repeater/Gateway 也不是只有 ICOM 可以生產製造。有鑑於此,在近幾年的 D-Star 發展中,就有許多人開發出免費的 Repeater/Gateway 軟體,其中最著名的,是 G4KLX 所開發的 ircDDBGateway (Gateway)和 DStarRepeater (Repeater)。
運用 G4KLX 的 ircDDBGateway 和 DStarRepeater,我們也就可以用低廉的成本,建置一套 D-Star 閘道中繼站系統。
Hostspot 有時也稱為 Access Point (AP),實際上是一種簡化版本的中繼站方案。通常指運用第三方 (非ICOM) 軟體所建置的小型中繼站,但省略了部分 Repeater 的功能,大多用於小範圍的通訊,例如家庭中。若 QTH 位置不在 D-Star Repeater 的涵蓋範圍中時,建置 Hotspot 可以建立一個小範圍的 RF 區域,然後透過 Internet 跟遠端 D-Star 站台通信。
軟體部分:
以運行 G4KLX 軟體的 Hotspot 系統來說,跟 ICOM 系統一樣,會有一個 Gateway 和至少一個 Repeater。Gateway 部分,是由 ircDDBGateway 所運作,Repeater 部分則是 DStarGateway。
硬體部分:
電腦:
這部分可使用一般 PC (Windows, Mac) 或是 Raspberry Pi (不限於 RPi ) 之類的系統,主要是要在上面運行 G4KLX 的 ircDDBGateway/DStarRepeater 軟體。
FM Radio:
很明顯的,FM Radio 是要用來發送/接收 RF 訊號,以達成 RF 通信。一般支援 9600 bps Packet Data Port 的 FM Radio 都可以勝任。
但有一個問題,一般 FM Radio 並不支援 D-Star DV 模式,也就是說不支援 GMSK 調制/解調,因此在 FM Radio 跟電腦 Repeater 軟體之間,我們需要一個 GMSK Modem 來負責 GMSK 調制/解調的工作。
DV Board (GMSK Modem):
DV Board 設置於 FM Radio 跟電腦之間,負責 GMSK 調制/解調的工作,常見的 DV-RPTR, Star* Board, DV Mega 等等都是這一類設備。
DV Board 的主要工作,是將 FM Radio 收到的 RF 訊號,進行 GMSK 解調成為 DV 訊號,然後傳送到電腦上的 Repeater 軟體,或是將電腦上 Repeater 軟體送過來的 DV 訊號進行 GMSK 調制,然後藉由連接到 FM Radio 的 9600 bps Data Port,透過與 FM Radio 發送 RF 訊號出去。
Hotspot 省略了部分 Repeater 的功能,主要是因為 Hotspot 所使用的 FM Radio 通常不具備同時進行收發 RF 訊號的功能,因此無法實現把 RF 收到的 DV 訊號,再由 RF [同時]轉送出去。因此,只能用來將 RF DV訊號經由 Gateway 轉送到 Internet,或是反向通訊。也就是說,Hotspot 支援 RF to Internet,但不支援 RF to RF 通訊。
Hotspot 的限制只要來自所連接的 FM Radio,但是若可以使用兩部 FM Radio,連接 Repeater 軟體,並開啟 Repeater 軟體上的雙工功能,此時 Hotspot 就變成了完整的 Repeater。
D-Star 系統使用四個呼號來決定運作模式,分別為 MY / RTP1 / RPT2 / UR,要能順利使用 D-Star 進行通訊,這部分一定要有清楚的認識。
MY 是用來設定 D-Star 通訊發送站的 Callsign 識別,以作者本身為例,我的 MY 定義為 BX2AFC,也就是業餘無線電使用者的呼號,基本上不用更改。
UR 是用來設定 D-Star 通訊接收站的 Callsign 識別,最常見的為 CQCQCQ,意思是沒有特定對象的呼叫。
UR 有時也可用來發送特定命令給 Repeater,使 Repeater 進行特定操作。[詳見 D-STAR 呼號與通信模式]
RTP1 是用來設定在 RF 範圍欲連接的 Repeater 的呼號。
RTP2 是用來設定在 RPT1 收到後,要透過哪一個 Repeater 或 Gateway 轉送。
注意:D-Star 呼號均為八個字元,通常以第八個字元,甚至第七個字元用來指定連接埠、模組或是執行特定功能,而國際業餘通信的呼號為六個字元,若呼號加上指定的特殊功能字元未滿八個字元,在業餘呼號跟特殊功能字元之間要補[空白]字元。
若進行 D-Star 通信時,需要一個一個編輯 UR / RTP1 / RPT2 / MY 等,未免太過繁瑣而且不便,因此 ICOM 在設備上建立了 DR 模式,企圖將四個 CS 簡化為 DR 模式下的 FROM 和 TO。
使用時,可在 DV Memory 底下預先設定數組 Repeater List 以及 Your Callsigns,然後在 DR 模式下,將 FROM 選定為在 Repeater List 中預設的 Repeater,而 TO 則可從 Your Callsigns 或是其他快速選單中選擇。基本上,改變 FROM ,其實是改變 CS 中的 RPT1 和 RPT2,並同時改變通訊頻率、雙工模式、差頻 (Offset) 等等。而 TO ,則是改變 UR 和 RPT2,也就是說,透過 Preset (預先設定)的選擇,以簡化 D-Star 設定 CS 的操作。
藉由設定不同的 UR / RPT1 / RPT2 / MY 呼號,可以達成數種不同的通信模式。常見的通信模式如下:
SIMPLEX 模式不需要使用任何中繼站,單純為 D-Star 站台對另一個 D-Star 站台的直接通信。
由於不需要使用任何中繼站,因此可看到 D-Star CS 設定如下:
UR : CQCQCQ RPT1: RTP2: MY : BX2AFC
Local CQ 模式需要藉由中繼站,對另一個 D-Star 站台的進行通信,但因通信不需經由 Gateway 轉送進入 Internet,而是將通信限制在局部 RF 區域內。DR 操作以及 D-Star CS 如下:
DR 操作: FROM --> Repeater List --> 選擇預先定義的 Repeater (預先按照您的 Hotspot/Repeater 的參數定義一組,意思是說要使用這個 Hotspot/Repeater 進行通訊) TO --> Local CQ D-Star CS: UR : CQCQCQ RPT1: BX2AFC B RTP2: (這裡因為是 Local CQ,所以 Repeater 定義中的 Gateway 參數不會被使用,以限制通訊在局部 RF 區域內) MY : BX2AFC
Use Reflector 模式需要兩個步驟的操作。
第一步是連接 Reflector,這個操作會要求所連上的 Repeater 連接到指定的 Reflector 的其中一個 Module (模組),D-Star CS 如下:
DR 操作: FROM --> Repeater List --> 選擇預先定義的 Repeater (預先按照您的 Hotspot/Repeater 的參數定義一組,意思是說要使用這個 Hotspot/Repeater 進行通訊) TO --> Your Callsigns --> 選擇預先定義的 UR (可預先定義一組內容為 XRF886CL) 或是 TO --> Direct Input (UR) --> 直接輸入 UR --> 輸入 XRF886CL D-Star CS: UR : XRF886CL (其中 C 表示連接到 Module C,在 XRF886 上國內通信使用,L 則是 Link/連接 的意思) RPT1: BX2AFC B RTP2: BX2AFC G MY : BX2AFC
注意:不要使用 DR TO 操作中的 Reflectors --> Link To Reflector,因為該功能只支援 ICOM 本身定義的 REFxxx。
第二步則是在連接成功後,進行透過 Reflector的通信。 DR 操作以及D-Star CS 如下:
DR 操作: TO --> Reflectors --> Use Reflector D-Star CS: UR : CQCQCQ (其中 C 表示連接到 Module C,在 XRF886 上國內通信使用,L 則是 Link/連接 的意思) RPT1: BX2AFC B RTP2: BX2AFC G MY : BX2AFC
Echo Test 回音測試
當收到 Echo Test 命令時,當前連接的 Reflector 或 Repeater 會對您所發送的訊號,進行回送,就有如回音一樣,藉以測試連線是否正常。
DR 操作: FROM --> Repeater List --> 選擇預先定義的 Repeater TO --> Reflectors --> Echo Test D-Star CS: UR : E RPT1: BX2AFC B RTP2: BX2AFC G MY : BX2AFC
Repeater Information 中繼台資訊
當收到此命令時,當前連接的 Reflector 或 Repeater 會回覆其呼號和連接狀態,例如:Linked To XRF886 C。
若連接不存在,則會收到:Not Linked
DR 操作: FROM --> Repeater List --> 選擇預先定義的 Repeater TO --> Reflectors --> Repeater Information D-Star CS: UR : I RPT1: BX2AFC B RTP2: BX2AFC G MY : BX2AFC
Unlink Reflector 結束反射器連結
當收到此命令時,當前連接的 Repeater/Gateway 結束到 Reflector 的連線,並回覆:Not Linked
DR 操作: FROM --> Repeater List --> 選擇預先定義的 Repeater TO --> Reflectors --> Unlink Reflector D-Star CS: UR : U RPT1: BX2AFC B RTP2: BX2AFC G MY : BX2AFC
以上所述,都是 D-Star 的 Linking (連結)功能,D-Star 也支援自動尋找目標站台的 Routing 路由功能,但因並不普及,暫時不加詳述,容後再作補充。
撰寫本文的用意在促進台灣地區 Digital Voice/D-Star 通訊的普及,希望提供初學者一些基礎概念,降低學習的難度。若有謬誤之處,敬請不吝指正。
BU2EA (BX2AFC) 於 2016年7月20日
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