Icom IC-705 D-STAR-Transceiver

D-STAR

Digital Smart Technologies for Amateur Radio — japanischer Digitalsprache- und Datenstandard mit Rufzeichen-Weiterleitung über ein weltweites Relaisnetz.

In den frühen 90er-Jahren entwickelten japanische Funkamateure den Digitalfunkstandard D-STAR. Er ist auf die Belange des Amateurfunkdienstes zugeschnitten: D-STAR-Relais bilden ein weltweites Digitalfunknetz mit automatischer Rufzeichen-Weiterleitung — Verbindungen zwischen zwei oder mehreren Funkamateuren werden über D-STAR-Relais aufgebaut, ohne dass diese wissen müssen, an welchem Relais sich die Gesprächspartner gerade befinden.

Grundlagen

Das D-STAR-Netzwerk besteht aus einem weltweiten Verbund von Relaisstationen, die auf vielfältige Weise zusammengeschaltet werden können. Es überträgt digitale Sprachsignale (DV — digital voice) sowie sonstige digitale Daten (DD — digital data). Zusätzlich zu Gesprächen erlaubt D-STAR also auch die Übermittlung von Positionsdaten oder Dateien. Aus praktischen Gründen erfolgt die Vermittlung zwischen Relais meist über das Internet; mit dem Ausbau des HAMNETs setzen aber zunehmend mehr Relaisbetreiber auf Datenvermittlung über das HAMNET.

Entgegen der oft vorgebrachten Behauptung ist D-STAR keine kommerzielle Entwicklung von Icom, sondern eine Eigenentwicklung japanischer Funkamateure. Der Standard wurde zwischen 1999 und 2001 durch die Japan Amateur Radio League (JARL) verabschiedet. Auf Anfragen der JARL hin erklärte sich nur die Firma Icom bereit, Amateurfunkgeräte nach D-STAR-Standard herzustellen — daneben existieren zahlreiche Bausätze und Selbstbau-Projekte, mit denen vorhandene FM-Funkgeräte nachgerüstet werden können.

Technische Eigenschaften

Der digitale Datenstrom wird je nach Frequenz und Modus über Frequenzumtastung (GMSK oder 4-FSK) oder über Phasenmodulation (QPSK) auf den Träger moduliert. Es gibt zwei Modi:

  • Digital Voice (DV) — 6 kHz Bandbreite, Halbduplex, Datenrate 4’800 Bit/s (2’400 Bit/s Audio + 1’200 Bit/s FEC + 1’200 Bit/s Kurznachricht). Sprachsignal komprimiert mit dem proprietären AMBE-2020-Codec.
  • Digital Data (DD) — 150 kHz Bandbreite, Simplex, Datenrate 128 kBit/s über Internet-Protokoll. Wegen der Bandbreite erst im 23-cm-Band und darüber nutzbar.
  • DV Fast Data Mode (seit 2015) — 3’480 Bit/s in der Bandbreite eines DV-Signals, ohne Audiokanal.

Codec 2 als offene Alternative

Der proprietäre, patentgeschützte AMBE-Codec wird auch im kommerziellen Umfeld eingesetzt (APCO P25, DMR, Satellitentelefone). Für D-STAR wurde er gewählt, weil er in den 90er-Jahren der einzige brauchbare Codec mit ausreichend niedriger Datenrate war. Der australische Funkamateur David Rowe (VK5DGR) hat mit dem quelloffenen Codec 2 eine offene Alternative geschaffen — er ist nicht zu AMBE kompatibel, eröffnet aber Selbstbauprojekten neue Möglichkeiten.

Reflektoren und Vernetzung

Ein D-STAR-Relais besteht aus mehreren Modulen: für jedes Paar aus Eingabe- und Ausgabefrequenz ein Modul, üblicherweise unterschieden über einen Suffix-Buchstaben (A = 23 cm, B = 70 cm, C = 2 m). Mehrere Module an einem Standort werden über einen Controller zu einem Bereich zusammengeschaltet. Bereiche können über Richtfunkstrecken zu einer Zone verbunden werden; verschiedene Zonen kommunizieren über Gateways, die ihrerseits ans HAMNET oder ans Internet angebunden sind.

Über das ircDDB-Netzwerk tauschen die Gateways Informationen über die an einem Relais aktiven Rufzeichen aus — die Grundlage der automatischen Rufzeichen-Weiterleitung. Mit dem DCS-System lassen sich darüber hinaus mehrere D-STAR-Relais ähnlich einer Telefonkonferenz zu einem Verbund zusammenschalten. Für reinen Lokalbetrieb über ein einzelnes Relais ist keine Registrierung nötig; einzelne (vor allem nordamerikanische) Relais setzen jedoch noch das ältere US-TRUST-System voraus, das eine vorherige Registrierung verlangt.

Zur Zusammenschaltung dienen heute vor allem Reflektoren — zentrale Server, in die sich Relais und Hotspots einwählen. Verbreitet sind die Systeme REF (Protokoll DPlus), XRF (DExtra) und DCS sowie der Multiprotokoll-Typ XLX, der alle drei Protokolle vereint und ohne Registrierung im D-STAR-Trust-System auskommt.

Registrierung und Datenschutz

D-STAR-Relais lassen sich weltweit miteinander verbinden. Bestimmte Dienste des Netzwerks erfordern, dass das eigene Rufzeichen registriert und freigeschaltet ist. Für rein lokale Gespräche über ein einzelnes D-STAR-Relais ist nie eine Registrierung nötig — lokaler Betrieb funktioniert fast genauso wie über ein analoges FM-Relais.

Die Mehrzahl der europäischen D-STAR-Relais ist an das ircDDB-Netz angeschlossen, das Rufzeichen-Weiterleitung ohne Registrierung anbietet. Daneben existiert das ältere US-TRUST-System, das vor allem in Nordamerika verbreitet ist und eine vorherige Freischaltung verlangt. Rufzeichen-Weiterleitung zwischen ircDDB- und US-TRUST-Relais ist möglich, funktioniert in Richtung US-TRUST aber nur, wenn das eigene Rufzeichen dort registriert ist. Vor einer Reise in ein Land mit überwiegender US-TRUST-Nutzung lohnt sich die Registrierung also durchaus.

Bei der Nutzung eines D-STAR-Relais wird das eigene Rufzeichen über das Internet übertragen — das ist technisch nötig, damit das ircDDB-Netz die Rufzeichen-Weiterleitung leisten kann.

Selbstbau und Hotspots

Serienmässig baut nur Icom D-STAR-Geräte — für den Einstieg braucht es aber längst kein teures Funkgerät mehr. Wie bei DMR und C4FM ist der einfachste Weg ein MMDVM-Hotspot mit der Software Pi-Star (oder deren Nachfolger WPSD): Eine kleine Aufsteckplatine auf einem Raspberry Pi wird zum persönlichen D-STAR-Zugang — dasselbe Gerät beherrscht meist auch DMR, C4FM, P25 und NXDN.

Ganz ohne Funkgerät geht es mit einem AMBE-USB-Dongle (z.B. DVstick 30 oder ThumbDV) am Computer: Weil der offene Codec 2 nicht zu AMBE kompatibel ist, übernimmt der Dongle die Sprachkodierung in Hardware. Programme wie BlueDV oder DroidStar (auch für Android) verbinden damit direkt mit den D-STAR-Reflektoren (REF/XRF/DCS).

Auch der reine Empfang ist günstig möglich: Mit einem RTL-SDR- bzw. DVB-T-USB-Stick und passender Software lässt sich D-STAR dekodieren — D-STAR Headers liest die Protokoll-Header, D-STAR Voice die Sprachdaten. Aus der Pionierzeit stammen offene Bauprojekte wie die DVRPTR-Platine und UP4DAR; sie sind heute weitgehend vom MMDVM-Ökosystem abgelöst.

D-STAR in der Schweiz

In der Schweiz stehen D-STAR-Relais auf 2 m und 70 cm bereit, dazu einzelne 23-cm-Stationen — etwa bei HB9EAS (Basel) oder HB9RF (Zug). Vernetzt sind die Relais über Reflektoren:

  • XLX229 — der zentrale Schweizer Multiprotokoll-Reflektor, betrieben von der Swiss-ARTG; viele HB9-Relais sind standardmässig mit ihm verbunden. Für die Deutschschweiz dient das Modul XLX229 D.
  • REF098 — ein weiterer in der Schweiz genutzter Reflektor (u.a. HB9F auf 70 cm).

Wer kein Relais in Reichweite hat, kommt — wie bei DMR und C4FM — über einen Pi-Star-Hotspot ins D-STAR-Netz und wählt dort direkt den gewünschten Reflektor. Eine aktuelle Liste der weltweit aktiven D-STAR-Repeater wird regelmässig veröffentlicht — sie hilft bei der Standortwahl auf Reisen und zeigt die Vernetzung in der Region.

Titelbild: Icom IC-705 — Foto Batchman99, CC BY-SA 4.0.