Numérique DMR

Il est possible de communiquer en numérique sur le relais UHF de F1ZVV en mode DMR. Mais qu’est-ce donc ?

Nous allons essayer de démystifier ça et donner quelques éléments techniques de base.
Une grande partie de cette page est copiée du site de F4AVI avec son aimable autorisation.

– Comment ça s’utilise ? Une fois la radio en main et le programme de celle-ci en place, il suffit de tourner un bouton sur le canal voulu et appuyer sur le PTT ! Bref, l’utilisation finale n’est pas plus compliquée qu’une radio « classique ». Vous pouvez demander l’aide du responsable local de votre relais qui se fera une joie de vous aider.

– Combien ça coûte ? Contrairement au matériel radioamateur classique pour lequel nous n’avons pas le choix de la marque correspondant au mode numérique (DSTAR, Fusion), nous avons un très large choix de matériel dans la gamme professionnelle (MOTOROLA, HYTERA, TYT).
Le matériel neuf d’une qualité suffisante (oublions les chinoiseries) est à partir de 130€, le matériel haut de gamme dans les 400€, ce qui est nettement plus intéressant que nos matériels classiques.

– C’est de l’internet ? Pas vraiment, les différents relais du réseau sont effectivement interconnectés par voie IP, mais il n’est pas possible de rentrer dans le réseau sans un terminal radio. D’ailleurs, la construction d’un relais UHF numérique est tout aussi technique voir plus qu’un relais analogique classique.

– ça apporte quoi de plus ? Le numérique apporte un confort d’écoute nettement plus agréable car il n’y a pas de bruit, ce qui est particulièrement appréciable avec les stations mobiles. La portée des communications est légèrement améliorée, le matériel est de conception très robuste (c’est de la gamme Pro) et il est quasi insensible aux parasites locaux que nous rencontrons avec nos équipements classiques.
Néanmoins au début, l’écoute est effectivement très déroutante pour différentes raisons, mais on s’y adapte très vite.
De plus, face à la désertification des relais analogiques, cela permet de trouver plus facilement des correspondants grâce au réseau d’échelle mondiale et sans perte de qualité, on ne se rend même pas compte que le correspondant est sur un autre relais.

– Quel matériel ? Tout le matériel estampillé DMR des marques MOTOROLA / HYTERA / TAIT / TYT est compatible avec tout les relais DMR radioamateur. Le matériel est mono bande, mais le réseau est exclusivement UHF (sauf quelques rares exceptions). Nous recommandons uniquement les marques citées ci-dessus et d’éviter à tout prix les chinoiseries à 30€, la compatibilité de ces modèles est très douteuse et quelques OM en ont fait les frais… Pour rentrer sur le réseau, il vous faudra également obtenir un identifiant, attestant que vous êtes bien RA via le site https://register.ham-digital.org/

 

Le fonctionnement plus en détail par F4AVI

  • Introduction :

Cette page est réalisée essentiellement sur la base d’un document publié par John S. Burningham, W2XAB et disponible à cette adresse : Amateur Radio Guide to Digital Mobile Radio (DMR) (Lien actuellement HS).
D’autres informations, glanées ça et là de part le Net, ont été compilées pour aboutir à cette présentation.

  • Qu’est-ce que la DMR ?

La DMR (Digital Mobile Radio) est un standard de transmission numérique développé par l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute) et est utilisée de part le monde dans le cadre des transmissions mobiles professionnelles (http://www.dmrassociation.org) .

Le standard DMR est divisé en trois parties nommées Tier I (peer-to-peer mode 1), Tier II (repeater mode 2) et Tier III (linked repeater mode 3):

Tier I (point à point) est un protocole à canal unique créé initialement pour le service Européen sans licence dPMR446. Il s’agit d’un canal d’une bande passante de 6.25 kHz, utilisant un protocole FDMA (Frequency Division Multiple Access) nécessitant l’emploi d’une modulation complexe et l’implémentation de filtres très performants.

Le protocole Tier I s’est trouvé étendu à d’autres types de radios que celles du service sans licence dPMR 446 (http://www.dpmr-mou.org) .

Tier II (mode relais) est un protocole à 2 canaux (nommés Time-Slot) en TDMA (Time Division Multiple Access) d’une bande passante globale de 12.5 kHz en mode point à point ou en mode relais, amenant à une occupation spectrale équivalente de 6.25 kHz par canal.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Chaque TS (Time Slot) peut transporter de la voix ou des données, en fonction des besoins du système. Dans la majorité des cas, les radios du réseau Radioamateur transmettent de la voix sur les 2 TS.
Afin d’étendre la couverture de leur réseau, les constructeurs ont développé leur protocole propriétaire spécifique pour interconnecter les relais en utilisant Internet : IP Site Connect (IPSC). Cette fonction n’est à ce moment pas prévue dans la norme produite par l’ETSI, d’où la non-compatibilité d’interconnexion entre les relais des différents constructeurs.

Tier III (mode relais interconnectés) est construit sur la base de Tier II, en ajoutant le mode « Trunk » dans un réseau comprenant plusieurs relais sur le même site. Le mode « Trunk » consiste à optimiser le partage d’un nombre limité de fréquences dans une même zone de couverture en plusieurs canaux, ceci de façon complètement transparente pour les utilisateurs.
Toutes les implémentations des constructeurs du Tier III ne sont pas compatibles entre elles, et des protocoles spécifiques à chaque marque ont été développés pour le mode « Trunk ».

C’est le Tier II que les Radioamateurs utilisent dans leurs réseaux Mototrbo™ (http://www.motorolasolutions.com) et Hytera (http://www.hytera.com) et qui sera décrit plus en détail dans la suite de ce document.
Les protocoles IPSC (interconnexion IP) utilisés par les différents constructeurs de relais ne sont pas compatibles, et il est peu probable que les constructeurs s’entendent pour les rendre inter-opérables, ceci pour des raisons commerciales.
Malgré cela, mon avis personnel est que certains radioamateurs ont les compétences nécessaires à la réalisation de passerelles entre les réseaux ainsi constitués.
Toutefois, n’importe quelle radio DMR (estampillée compatible Tier II) fonctionnera sur tout réseau Tier II pour les fonctionnalités voix et SMS. Certains constructeurs proposent des fonctionnalités propriétaires qui ne seront disponibles qu’avec du matériel de la marque.
L’ETSI n’a pas spécifié le vocodec (COdeur – DECodeur Voix) utilisé en DMR, mais les constructeurs les plus connus se sont entendus pour tous utiliser le CODEC DVSI AMBE2+™. Et la plupart d’entre eux l’ont intégré sous forme de logiciel sous licence.
Cependant, on trouve quelques programmes permettant le décodage de la voix sur des transmissions DMR, à l’aide de logiciels SDR basés sur du matériel comme des clés USB DVB-T.
L’algorithme de correction d’erreur de l’AMBE2+™ apporte une amélioration de la qualité de la voix, par rapport aux anciens CODECs, comme celui utilisé en DSTAR™.

Les réseaux Radioamateurs DMR Mototrbo™ et Hytera s’utilisent de la même façon, du point de vue de l’utilisateur final, chaque réseau ayant une zone de couverture différente. Comme dit précédemment, il y a fort à parier que les radioamateurs trouveront des solutions pour interconnecter ces réseaux, tout en maintenant l’intégrité et la sécurité de ceux-ci.
En effet, il faut garder à l’esprit que le fait de disposer d’un réseau interconnecté à l’échelle mondiale entraîne le respect de certaines règles d’usage strictes par tous les utilisateurs.
C’est la raison pour laquelle, certains relais ne pourront pas être connectés, pour des raisons de mauvaise qualité des liaisons IP, ou d’incompatibilité directe de CODEC.
En ce qui concerne l’utilisateur final, si on se souvient de l’époque des premiers relais analogiques, presque tous les radiomateurs utilisaient du matériel commercial de récupération. Avec le temps, des équipements conçus spécifiquement pour le marché Radioamateur firent leur apparition.
Aujourd’hui, sur le marché, on trouve du matériel DMR d’occasion, mais on commence à trouver aussi du matériel neuf à des tarifs compatibles avec le budget des radioamateurs.
Pour l’heure, aucun fabricant ne propose de produits spécifiques au marché Radioamateur, notamment aucune radio DMR ne permet la programmation directe au clavier, comme les produits spécifiques radioamateur.
Cela n’est pas réellement un problème, car les radios DMR disposent de suffisamment de canaux programmables pour définir chacun des canaux utilisés dans sa propre région. Les radios DMR se programment à l’aide d’un câble spécifique et d’un logiciel propriétaire nommé CPS.
Le DMR Tier II et Tier III est utilisé par beaucoup de professionnels ; une radio compatible Tier III fonctionnera sur un réseau Tier II mais pas sur un réseau Tier I.
Toute radio DMR pourra fonctionner sur les réseaux Radioamateur (Mototrbo™ et Hytera), sous réserve de disposer d’une ID-DMR distribuée par le DMR-MARC.

  • Comparaison Analogique – Numérique :

En tant qu’utilisateur de relais FM, vous vous serez sûrement rendus compte que la qualité audio se dégradait au fur et à mesure que le niveau de réception à l’entrée du relais baissait ; vous commenciez alors à entendre de plus de plus de bruit, jusqu’à ce que le signal soit si faible que la station ne puisse plus accéder au relais, ou qu’elle ne devienne complètement inintelligible.
Il en est de même, lorsque vous vous éloignez du relais, vous entendez progressivement de plus en plus de bruit à mesure que le signal perçu par votre récepteur baisse, jusqu’à ce que vous ne receviez plus le relais.
La combinaison des deux précédents phénomènes, à savoir : une station arrivant faiblement sur un relais que vous recevez de façon incorrecte, entrainera une dégradation rapide des conditions d’utilisation.
La principale différence avec les relais numériques, c’est que la qualité audio reste constante jusqu’à l’extrême limite de portée du relais ; à ce moment-là seulement commenceront à apparaître des artefacts (mais surtout des pertes de portions de paroles) dû à des pertes de paquets lors de la transmission DMR.

Lorsque les relais sont interconnectés, Internet peut également « jeter » quelques paquets UDP utilisés pour le trafic entre les relais et les passerelles entrainant, de fait, les mêmes phénomènes sur l’audio.
Le protocole DMR dispose d’un système de correction d’erreur (FEC) capable de compenser de faibles erreurs de transmission, améliorant ainsi la qualité en augmentant légèrement la portée.
Des récepteurs de meilleure qualité, capables de fonctionner avec un plancher de bruit plus faible contribueront également à une meilleure couverture, tant en analogique qu’en numérique.

  • Protocole TDMA à 2 Time-Slots :

La DMR Tier II occupe une largeur de 12.5 kHz de bande passante, partagée en 2 canaux, grâce au procédé TDMA (Time Division Multiple Access) : Le principe consiste à transmettre séquentiellement les paquets de chaque canal alternativement, durant des espaces de temps précis. Il en résulte une occupation spectrale équivalente à 6.25 kHz par canal.
En comparaison avec une transmission FM analogique « large bande » à 25 kHz, la DMR occupe donc 25% du spectre équivalent par canal de transmission. Chacun des canaux peut transporter soit de la voix, soit des données, selon l’usage prévue du réseau.
Les 2 canaux sont nommés Time Slot 1 (TS1) et Time Slot 2 (TS2).

Dans les faits, la plupart des relais FM actuels sont maintenant en bande étroite (12.5 kHz), donc le gain du DMR par rapport à l’analogique n’est « que » de 2 !

Autre avantage non négligeable : Comme l’émission se fait en « alternance », le transistor final consomme moins et donc chauffe moins. Du coup, l’autonomie batterie (dans le cas d’un portatif) s’en trouve augmentée.

Pour les radioamateurs, cela signifie qu’avec un relais sur une fréquence, on peut effectuer 2 QSOs indépendants simultanément.
A l’heure actuelle, les 2 TS sont utilisés en mode voix sur lequel on ajoute une fonctionnalité de mini-messages (SMS).
Par convention, le TS1 est destiné à un trafic étendu aux autres relais du réseau au niveau mondial, via les liens IP, alors que le TS2 est plus réservé au trafic local ou régional.

  • Code Couleur :

Les relais DMR utilisent un système de différentiation appelé Code Couleur (Color Code). On peut le comparer au système CTCSS ou DCS en analogique. Pour accéder à un relais et être retransmis, il faut donc programmer la radio pour utiliser le même Code Couleur que celui du relais. Il existe 16 Codes Couleur différents (CC0 à CC15). Le paramétrage du Code Couleur est obligatoire en DMR. Le seul intérêt d’utiliser des codes couleurs différents est lorsque plusieurs relais utilisant la même fréquence se situent dans la même zone de couverture.
Dans le cas des réseaux radioamateurs, seul le Code Couleur 1 (CC1) est utilisé.

  • Talk Group (TG) :

Un Talk Group (TG) est une façon de « hiérarchiser » le trafic sur un TS, et surtout sur le réseau de relais.
Par exemple, sur le réseau Mototrbo™, le TG1, nommé « intercontinental » est retransmis sur tous les relais du monde entier, et est normalement dédié comme canal d’appels souvent en langue anglaise.
Sur le même principe, le TG2 nommé « Europe » est retransmis sur tous les relais européens et, de part sa large couverture, est théoriquement utilisé en langue anglaise.