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D-STAR

D-STAR（英語：Digital Smart Technologies for Amateur Radio）是一種數位語音及數據傳輸協議，它是日本業餘無線電聯盟在探索數位通信技術在業餘無線電的應用時所取得的研究成果。儘管也有愛好者移植了其它通信服務的數位開路技術，但D-Star是第一個被廣泛部署，並被主流無線電廠商銷售支持的業餘無線電標準。

ICOM IC-91AD對講機與D-STAR UT-121數字語音板

從20世紀50年代開始，調幅（AM）、調頻（FM）及單邊帶（SSB）等各種非數位語音通信方式已被廣泛應用。相比之下，採用D-STAR方式傳輸的信號能提供更加清晰的聲音，並僅占用比其對應的模擬信號更小的帶寬。只要信號強度高於門限，並且沒有遇到多徑傳播，那麼接收到的數位信號要優於相同場強的模擬信號。[1]

與D-Star兼容的各種無線電設備已可以在VHF、UHF及微波的業餘無線電頻段工作。並且在鏈路層協議的幫助下，D-STAR同樣也提供了組網的可連接性，這使得D-Star無線電設備可以與Internet或者其它網絡設備互聯， 並能夠根據業餘無線電設備的呼號，為話音及封包數據流提供相關的路由服務。

首個提供兼容D-Star無線電設備的廠商是Icom。直到2008年12月30日之前，沒有其它業餘無線電製造廠商選擇將D-Star嵌入它們的設備，直到健伍（Kenwood）對Icom生產的電台進行貼牌，並僅在日本境內銷售後。

歷史

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為了將數字技術引入業餘無線電領域，1999年，一項尋找新技術的研究開始了，它由日本業餘無線電聯盟主管，並獲得了日本政府的資助。幾年後，就在2001年，研究成果D-Star公諸於世，Icom公司通過提供必要的硬件設備，為建設實施這一新數字技術付出了自己的力量。

2003年9月，Icom公司任命了Matt Yellen, KB7TSE（現在的K7DN），來領導其美國的D-Star發展計劃。[2]

2004年4月起，Icom開始發布一系列「可選配D-Star」的新款設備。其中最先發布的商品，是一台型號為IC-2200H的2米移動式單元；緊接着，在第二年，Icom又發布了工作在 2米/140MHz 和 0.7米/430MHz 的手持收發信機。然而，這些電台要工作於D-Star方式，還需安裝尚未發布的UT-118擴展卡。最終，Icom推出了這一板卡，為上面這些收發信機提供了D-Star的互聯功能。2005年6月份的《ARRL's QST》雜誌對Icom的IC-V82進行了點評。

2004年底，日本無線電聯盟發布了對現有D-Star標準的重大修改。Icom公司注意到了標準的變化，為了跟進標準的修改，將硬件新品的發布擱置了一年之久。就在新標準完成之後，Icom即宣布已經可以完成並發布新款設備了。

工作於1.2GHz頻段的移動電台Icom ID-1於2004年底上市。這是第一款帶有完整的數據傳輸（Digital Data，DD）功能的D-Star電台。

2007年，出現了第一次通過衛星的D-Star通聯。這次通聯的參與者，是來自弗吉尼亞洲Haymarket市（FM-18）的Michael（N3UC）和來自佐治亞洲亞特蘭大市（EM-73）的Robin（AA4RC）。他們是通過AMSAT的AO-27小衛星，完成這次通聯的。[7]這兩位操作者使用了一系列的Icom設備來完成這次通聯，他們在做QSO的過程中遇到的多普勒頻移給這次的通聯增加了些許難度。

截至2009年底，大約有10,800個D-Star用戶利用通過G2網關連接到互聯網的D-Star中繼台進行交談。現在大約有550個支持G2網關的中繼台在工作。注意，上述用戶數並不包括不在D-Star中繼台覆蓋範圍內的D-Star用戶，以及工作在不連網中繼台的用戶。

第一顆兼容D-Star的小衛星預計將在2010年10月發射。OUFTI-1是一顆CubeSat，它由列日和伊西爾大學（University of Liège and I.S.I.L）的比利時學生製造。衛星的名字是一個縮寫，意思是地球軌道新型通信裝置（Orbital Utility For Telecommunication Innovation）。該項目的目標是拓展衛星及操作的各方面經驗。 [9] [11]該衛星僅重1公斤，並分別利用UHF和VHF頻段完成上行和下行。 [13]

技術細節

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今天，這一系統已經具有了連接各種中繼台的能力，不僅能連通本地中繼台，還可通過互聯網，以呼號為標誌進行路由，完成連接。各個服務器通過Icom提供的專有「網關」軟件，以TCP/IP協議連接。這使業餘無線電操作人員可以和其它守候在特殊網關內的愛好者們交談。在美國，當前的主控網關是由德州的K5TIT團隊維護的。他們第一個在美國安裝了D-Star中繼台系統[15]

利用數位編碼技術，D-STAR系統可在2米（VHF）、70厘米（UHF）和23厘米（1.2GHz）業餘無線電波段傳輸話音和數據。此外，工作於10GHz的無線互聯繫統可以為本地的各個節點建立相互間的連接。

依據D-Star數位語音協議標準（DV），語音被編碼為3600bps的數據流，其中編碼算法是專有的AMBE編碼技術，帶有1200bps的前向糾錯信息。此外還在數據流中預留了1200bps，作為DV模式電台間的數據通訊用的額外「通道」。無論是2m，70cm還是23cm波段，DV模式的發送比特率都是4800bps。

除了DV模式，利用高速數據（DD）模式，可在23厘米波段以128kbps的速率傳送數據。而更高速率的專有數據協議，看起來更像是ATM技術，它利用10GHz頻率完成電台之間「站點對站點」的連接。

在低速率語音協議中還附帶有DV數據服務的電台，通常都使用一個RS232或者USB接口來傳輸低速數據(1200bps)。而工作在23厘米波段的Icom ID-1電台則提供了一個標準的以太網口來傳輸高速數據(128kbps)，連接電腦更加簡單。 [17]

網關服務器

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rs-rp2c 2.0版是當前使用的網關控制軟件，不過人們更願意把它叫作「網關2.0」（Gateway 2.0）。該軟件幾乎可以運行在任何Linux發行版上，不過Icom支持和推薦的操作系統是CentOS5.1，要求運行在奔騰IV 2.4GHz主頻或更快的機器上。

推薦配置要求使用最新更新的5.1版Linux CentOS（Linux內核版本2.4.20、glibc版本2.3.2以及BIND 9.2.1或更高版本）。CPU主頻至少應為2.4GHz，內存至少應為512MB。機器應該配有兩塊網卡，剩餘至少10GB自由空間，以便安裝操作系統。同時，還需要一些中間件，包括Apache HTTP服務器 2.0.59、Tomcat 5.5.20、mod_jk2 2.0.4、OpenSSL 0.9.8d、Java SE 5.0和PostgreSQL 8.2.3。當然軟件版本號隨更新可能會有所不同。

自製D-Star電台

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第一部包含圖片和圖表的D-Star原型電台，可在Moetronix.com的「數字話音收發器項目」上找到。該頁面包含了原理圖、源代碼和白皮書。

另一個項目是安田聖（Satoshi Yasuda 7M3TJZ/AD6GZ）利用UT-118 DV適配器完成的。該項目涉及到將Icom的UT-118與其他廠商的業餘電台進行配接。有了這個項目，其它一些VHF/UHF/SHF的業餘無線電台就可以進行D-Star通聯了。這需要對電台接收部分的鑒頻器，以及發射部分的直接調頻器進行一些改動，有時候還能夠提供速率為9600bps的分組數據接口。安田聖的設計已經找不到了。不過在www.dutch-star.nl也有相關的設計可以代替。

安東尼納瓦羅（EA3CNO）也設計了一個基於PIC微處理器和UT-118模塊的接口電路。

設備

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  • Icom 的 D-STAR 設備
    • 收發信機：
      • Icom ID-1：23厘米波段移動式數位語音和數據收發信機。可選擇 1W 或 10W 的輸出功率，它採用USB作為控制端口，並可建立以太網的數據連接。
      • Icom IC-2820H/IC-E2820：2米/70厘米移動式雙段數位語音收發信機。對每個波段可輸出高達50W的功率。可與D-STAR一起，也可不在一起購買。該機的D-STAR模塊包含一個帶天線的內置GPS接收機。
      • Icom ID-800H：2米/70厘米移動式雙頻數位語音收發信機。它在2米波段可輸出55W，在70厘米波段可輸出50W。
      • Icom ID-880H：第三代2米/70厘米移動式數位語音收發信機（50瓦）。
      • Icom IC-80AD：第三代2米/70厘米手持數位對講機（5瓦）。
      • Icom IC-92AD：2米/70厘米雙段手持數位對講機。四種功率設置，每個波段最高可輸出5W功率。具有防摔和潛水設計，可選配內嵌GPS功能的話筒。
      • Icom IC-91AD/IC-E91 + D-STAR：2米/70厘米雙段手持數位對講機。各波段的功率可在0.5W和5W之間選擇。
      • Icom IC-2200H：2米單波段移動式數位語音收發信機。功率高達65W。必須購買D-STAR模塊選件。
      • Icom IC-V82：2米單波段手持數位對講機。功率高達7W。必須購買D-STAR模塊選件。
      • Icom IC-U82：70厘米單波段手持數位對講機。功率高達5W。必須購買D-STAR模塊選件。
註：所有移動台（包括手持對講機）都能工作在傳統的FM模式。
    • 中繼台設備：
      • Icom ID-RP2000V：2米數位語音中繼。
      • Icom ID-RP4000V：70厘米數位語音中繼。
      • Icom ID-RP2V：23厘米數位語音中繼。
      • Icom ID-RP2D：23厘米數據接入點。
      • Icom ID-RP2C：中繼台控制器。可以支持多達4個數位語音中繼台和數位數據接入點。操作任何Icom D-STAR數字語音中繼台和數據接入點都需要用到。
  • 建伍的D-STAR設備[2]
    • 收發信機：
      • 健伍TMW-706S：2米/70厘米移動式雙波段數位語音收發信機。功率高達50W。
      • 建伍TMW-706：2米/70厘米移動式雙波段數位語音收發信機。功率高達20W。
註：這些收發信機在北美沒有銷售，並且看起來像是Icom ID-800H的OEM版本。
  • Inet實驗室
    • 計算機附件:
      • DV接口棒：一個內建了AMBE編解碼器的USB收發器。它讓業餘愛好者用個人電腦就可以生成在互聯網上傳輸的D-STAR分組數據。在本地沒有D-STAR中繼台，或者中繼台沒連接到互聯網網關的情況下，這個小東西給體驗D-STAR提供了一種很好的方式。[3] 它需要與基於java的DVTOOL，一個模仿D-STAR電台控制方式的應用程序協同工作，儘管它的界面看起來並不像一個電台的操作面板。非Java平台的程序也已經有了，它運行在Windows平台，目前還處在Beta測試階段。註：目前從許多業餘電台經銷商處已經可以拿到這個軟件，也可照着Moetronix DIY手冊的說明來獲取。
      • DV-AP: So what's a DVAP Dongle? It's a unit which plugs into your computer and uses functionality similar to the DV Dongle to connect to the D-STAR network across the Internet. The AP (Access Point) bit is because the device also has a 10 mW transmitter built in. You set the Access Point to a particular frequency and then you can use your D-STAR handheld around the house or the near vicinity of the access point[4]
D-STAR設備及生產廠商概況
生產廠家 電台 中繼台 詳細資料
Icom 有 　有　 (ID-1, ID-800H, ID-880H, IC-2200H, IC-2820H, IC-80D, IC-91AD, IC-92AD, ID-RP200V, ID-RP400V)
健伍 有 　有　 (健伍對Icom電台重新貼牌的產品，這些電台只對日本銷售。)
Moetronix DV Dongle & DVAP 　無　 (Available through multiple amateur radio dealers.)
MicroWalt Corporation DUTCH*Star Mini Hotspot & Node Adaptor 　有　 Hotspot / Node Adaptors give D-Star users access to remote D-Star systems using over-the-air interface. Can be used as a simplex node or repeater.

參考資料

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  1. ^ Gary Pearce, KN4AQ, Operating D-Star - You’ve seen the ads, now find out how it works and what it does., QST, September 2007 
  2. ^ Amateur Equipment. Kenwood (Google Translation). [2020-09-25]. （原始內容存檔於2018-09-30）. 
  3. ^ Gary Pearce, KN4AQ, DV Dongle D-STAR Adapter, QST, February 2009 
  4. ^ G4VXE DVAP article. [2010-08-21]. （原始內容存檔於2011-07-08）. 
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