M17 (amatørradio)

For alternative betydninger, se M17. (Se også artikler, som begynder med M17)

M17^[1]^[2] er en kvantiseret modulationstype udviklet af Wojciech Kaczmarski (radioamatørkaldesignal SP5WWP) et al.^[3]^[4]^[5]^[6]^[7]^[8]^[9] M17 er primært designet til lydkommunikation på VHF-amatørradiobånd og derover.

Projektet modtog et tilskud fra Amateur Radio Digital Communications i 2021^[10] og 2022.^[11] M17-protokollen er blevet integreret i adskillige hardware- og softwareprojekter - se her. I 2021 modtog Kaczmarski ARRL Technical Innovation Award for at udvikle en open source digital radiokommunikationsprotokol, hvilket førte til yderligere fremskridt inden for amatørradio.^[12]

Tekniske karakteristikker redigér

Spektrogram af M17-protokoltransmission. Tid er på den vertikale akse, flyttende sig fra bund til top. Der er en 40-millisekund preamble synlig ved begyndelsen af transmissionen.

M17 bruger Frequency-Division Multiple Access (FDMA) teknologi, hvor forskellige kommunikationsstrømme adskilles efter frekvens og kører samtidigt. M17 bruger 4.800 symboler pr. sekund, 4-niveau frekvensskift-nøgle (4FSK) med et rod Nyquist-filter påført bitstrømmen. Radiokanalerne er 9 kHz brede med en kanalafstand på 12,5 kHz. Bruttodatahastigheden er 9.600 bits per sekund, med den faktiske dataoverførsel på 3.200. Transmissionen, kaldet stream, er opdelt i 40 millisekunder lange datarammer, hver foranstillet med et 16-bit langt synkroniseringsord. En gruppe på 6 datarammer danner en superdataramme og er nødvendig for at afkode linkinformationsdataene. M17-protokol giver mulighed for dataoverførsel med lav hastighed (sammen med tale), f.eks. GNSS positionsdata. M17 er blevet transmitteret gennem EchoStar XXI^[13] og QO-100^[14] geostationære satellitter. M17-protokollens specifikation er udgivet under GNU General Public License.

Lydkodning redigér

M17 anvender Codec 2, et stemme-codec med lav bithastighed udviklet af David Rowe VK5DGR et al. Codec 2 er designet til at blive anvendt til amatørradio og andre stemmeapplikationer med høj kompression. Codec 2 er baseret på lineær prædiktiv kodning med blandet-harmonisk sinusformet excitation. M17-protokollen understøtter både 3200 (full-rate) og 1600 bit pr. sekund (half-rate) modes.

Fejlhåndtering redigér

Tre metoder bruges til fejlhåndtering: binary Golay code, punkteret convolutional code og bit-interleaving. Derudover udføres XOR-operation mellem databit og en foruddefineret dekorrelaterende pseudotilfældig strøm før transmission. Dette sikrer, at der er så mange symbolovergange i basebåndet som muligt.

Anvendelser redigér

M17-protokollen blev primært designet til amatørradio anvendelse.

Radioamatørkaldesignal kodning: 48-bit felt som kan have op til 9 alphanumeriske tegn, hvilket overflødiggør krav til en central bruger-ID database.
Kryptering:
- Bit scrambler encryption: pseudorandom binary sequence skabt ved at kombinere en exclusive-or bitwise operation på lyd eller data strømmen og en linear-feedback shift register der anvender en af 3 feedback polynomials med 255, 65.535 og 16.777.215-bit repeat perioder.
- AES kryptering: 128-bit block encryption cipher operating i CTR mode med bruger-valgbar 128, 192 eller 256-bit key.
Slow-speed side channel til korte og repeterende data overførsler, fx GNSS positionsdata eller telemetri.
Tekst messaging.

Hardware understøttelse redigér

Med en lille hardwaremodifikation kan TYT MD-380, MD-390 og MD-UV380 håndholdte transceivere flashes med en brugerdefineret, gratis open source-firmware^[15] for at aktivere M17-understøttelse.

Bridging med andre modes redigér

Links mellem M17 og andre digitale modes og internetforbundne netværk findes, med flere netværk, der giver M17-adgang. Modes, der er bridged til, omfatter DMR, P25, System Fusion, D-STAR, NXDN, AllStarLink, EchoLink og IRLP.^[16]^[17]^[18]^[19]^[20]^[21]

M17 over IP redigér

Access nodes og repeaters^[22] kan linkes ved at anvende reflectors. Over 150 M17 reflectors eksisterer over hele verden (maj 2023).^[23]

Historisk redigér

M17-projektet blev startet i 2019 af Wojciech Kaczmarski i Warszawa, Polen. En lokal amatørradioklub, han var medlem af, var involveret i digital stemmekommunikation. Kaczmarski, efter at have eksperimenteret med TETRA og DMR, besluttede at oprette en fuldstændig ikke-proprietær protokol og opkaldte den efter klubbens adresse - Mokotowska 17. Da hver del af protokollen var beregnet til at være open source, blev Codec 2 valgt som talekoder - og M17 udgivet under GNU GPL 2 licens.

Anvendelser and projekter med M17 understøttelse redigér

OpenRTX - free and open-source firmware for amatørradioer
DroidStar - digital voice client til Android
SDR++ - multiplatform, open-source software defined radio modtager
SDRangel - multiplatform, open-source software defined radio radiotransceiver
OpenWebRX - web-baseret software defined radio modtager
mrefd
rpitx

Se også redigér

Referencer redigér

Eksterne henvisninger redigér

[1] M17 Project's website

[2] M17 Project on GitHub

[3] Dan Romanchik's (KB6NU) blog entry on M17 Project (Nov 2019)

[4] "Świat Radio" magazine, issue 11/2020, p. 50: "Transceiver TR-9", an article covering M17 (Polish)

[5] Ham Radio 2.0 podcast, "M17 Project - New Ham Radio Digital Mode" episode (Sep 2021)

[6] Linux in the Ham Shack podcast, episode 396: "M17 Deep Dive" (Mar 2021)

[7] David Rowe's (VK5DGR) "M17 Open Source Radio" blog entry (Aug 2020)

[8] "M17 Open Source Digital Radio System", Ham Radio Workbench podcast (Dec 2019)

[9] Open Research Institute website, projects listing subpage

[10] Grant: M17 Open Protocol (Apr 2021)

[11] Grant: M17 Project Popularization, Research and Development (Sep 2022)

[12] ARRL Board of Directors Bestows Awards

[13] Testing M17 on Echostar XXI at 10° East

[14] AMSAT-DL Twitter entry on QO-100 wideband transponder M17 experiment (Apr 2021)

[15] OpenRTX - free and open source firmware for ham radios

[16] Douglas McLain's (AD8DP) GitHub page

[17] Australian Multimode Network

[18] Pride Radio Network

[19] FreeSTAR Module-X

[20] ANZEL Multimode VoIP/RoIP Network

[21] USRP2M17 Bridge

[22] RepeaterBook list of M17 repeaters

[23] M17 reflectors list

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]