Le mode DMR (UHF)

Ceci est un repost du forum radioamateur qui ferme ce mois-ci...

Le DMR est utilisé par les professionnels et les radio-amateurs. Il est également disponible en bande libre 446 MHz.

Je n'utilise pas le DMR pour avoir des communications par Internet, ni même vraiment pour faire des QSOs (à part les réunions virtuelles de ma section locale, covid oblige...). Ce qui m'intéresse, c'est le principe technique que je peux expliquer. Une fois la technique comprise, le fonctionnement du réseau Brandmeister (ou autre) est plus facile à suivre.
 
A la base le DMR utilise une modulation 4FSK sur un canal de 12,5 kHz (=canal NFM). La modulation est à 4800 bauds avec 4 symboles, donc 9600bits/s. La modulation 4FSK ne joue pas sur l'amplitude, elle permet donc d'utiliser des amplis peu linéaires (pas chers). Le nombre de symboles (4) est choisi pour permettre une démodulation avec un niveau de signal comparable à une mauvaise réception FM et donc d'avoir la même portée environ.
 
Dans ce canal, nous avons un signal TDMA avec deux slots de 30ms, qui se partagent les 9600bits/s, reste 4800. Après correction d'erreur, protocole, etc... reste 2450 bits/s pour les données utiles (la voix, le plus souvent...). L'usage d'un mode TDMA permet deux conversations indépendantes sur le même canal de 12,5kHz. On obtient une occupation virtuelle en fréquence de 6,25kHz, mais avec un matériel moins cher (filtres, amplis). On a également une meilleure autonomie, l'émetteur ne fonctionnant que la moitié du temps. Les radios de synchronisent sur le répéteur (qui émet donc régulièrement des tops de synchro, même sans traffic). Certaines supportent aussi un mode où elles se synchronisent entre elles.
 
Il existe plusieurs variantes de la norme, par exemple "Tier 1, 2, 3", qui n'ont pas d'importance pratique pour les radio-amateurs. Il existe également un standard non TDMA, le dPMR, qui ne nous intéresse pas ici. La voix est comprimée avec un codec AMBE+2, choisi parce qu'il existe sous forme de composant standard. Le codec donne de bons résultats en environnement bruyant (chantiers, par exemple).
 
Il y a souvent "pas cher" dans les paragraphes précédents. La raison est que le DMR est développé pour un usage grand public professionnel: vigiles, flottes de véhicules, etc... Réaliser cela est important pour comprendre ce qui va suivre.
 
Dans notre canal virtuel TDMA, chaque émetteur va rajouter trois numéros à chaque paquet d'information: un "code couleur" (0-15), un numéro d'identification de la radio qui émet (id) et un numéro d'appel. Ces deux derniers numéros ont 7 chiffres.
 
Le code couleur est juste là pour régler les problèmes qui peuvent se poser si deux entreprises de vigiles (ou autre) ont la même fréquence. Pour nous radio-amateurs ce sera toujours 1.
 
Les autres numéros sont conçus pour être utilisés de la façon suivante:
-chaque utilisateur (chaque radio) en reçoit un: le numéro id. En entreprise on aura par exemple: Bob=1/id, Max=2/id, Ben=3/id, Relais=31416/id. Le relais est aussi une radio, il a aussi son numéro. On peut choisir les numéros comme on veut, ici on a laissé la place pour 31415 employés avec des numéros continus.
-les numéros d'appel sont de deux sortes: id et groupe. Si j'appelle un id, seulement cette radio là va réagir. Si j'appelle 2/id, seule la radio de Max réagit.
 
Maintenant le concept de "groupe", qui est le plus souvent source d'erreur. En entreprise, on veut pouvoir appeler tout un groupe d'employés. Par exemple "vigiles", "expédition", "infirmerie", etc... Pour cela on a un deuxième lot de numéros à 7 chiffres, qui sont faciles à confondre avec les précédents...
Par exemple: Vigiles=1/g, Expédition=2/g, Infirmerie=99/g (pour changer un peu...).
 
Chaque radio (chaque canal en fait) est associée à une liste de groupes. Par exemple, Bob est vigile et infirmier, il va écouter 1/g et 99/g (en plus de 1/id). Ben est à l'expédition, il a juste 2/g (en plus de 3/id).
Cela permet d'appeler tous les vigiles d'un coup, ou juste un vigile. On peut aussi définir plusieurs groupes de vigiles, et un groupe qui les contient tous, etc.
 
Dans le message suivant, j'explique comment le réseau Brandmeister utilise ces concepts pour essayer de répondre aux besoins des radio amateurs (qui ont des besoins différents des vigiles...).

On peut se servir de DMR sans relais, pour des communications simplex. C’est intéressant (surtout pour étudier le protocole TDMA dans ce type d’usage, et on peut aussi avoir deux communications indépendantes, ce qui permet un mode duplex réel…), mais c’est assez peu employé sur les bandes RA. On peut aussi avoir un relais sans accès internet, on peut même mettre les voies montante et descendante sur la même fréquence en utilisant les deux slots, mais peu de portables supportent ce mode.
L’usage le plus courant est avec relais classique, voie montante et descendante sur deux fréquences différentes. Je ne vous ferai pas l’injure d’expliquer comment programmer cette partie là, c’est comme en FM.
 
A partir d’ici, j’explique le réseau Brandmeister, le plus commun (et celui que j’utilise).
Sur un relais, j’ai deux slots: 1 et 2. Il est classique d’utiliser 1 pour les communications vers les autres relais (par Internet) et 2 pour les communications locales (donc pour faire un QSO avec un voisin ou une réunion de club local).
Ensuite nous avons vu qu’il y a deux sortes de numéros: identification (id) et groupe (g). Chaque numéro a 7 chiffres (en décimal). C’est prévu au départ pour une entreprise qui associe des numéros à des employés. Pour un réseau mondial de radio-amateurs, il faut se mettre d’accord au niveau mondial sur comment affecter les numéros. Chaque OM a besoin d’un numéro id.
 
La solution a été d’affecter les trois premiers chiffres par pays. La France a 208. La Belgique a 206. Les Pays-Bas 204. Ainsi 2080554 est un OM français. Il y a vite des limites, donc certains pays débordent sur les numéros suivants. L’Allemagne a 262, 263, 264 et 265. Mon id est 2620811. Avant d’utiliser le réseau, demandez un id ici: https://radioid.net/
Ces numéros “id” sont un peu comme un numéro de téléphone et permettent d’appeler un OM individuellement (pour autant que sa radio soit à portée d’un répéteur). Ils permettent aussi de faire des tests, beaucoup de répéteurs ont des numéros réservés pour des fonctions comme “perroquet” (renvoi d’appel), par exemple. Mais la radio doit aussi permettre d’appeler un groupe de personnes, une pièce de discussion. Pour ça, il y a les numéros “groupes” (ceux qui permettent aux entreprises d’appeler l’ensemble des vigiles ou les infirmiers).
 
Les numéros “groupe” sont choisis selon les principes suivants:
-le groupe 9 sert pour les communications locales sur le slot 2 (donc comme sur un répéteur FM). Parfois aussi le groupe 8 pour un groupe de répéteurs locaux.
-les groupes généraux commencent par 9.  Géographie: 91 (monde), 92 (Europe) ou langue: 913 (Anglais), 937 (Français) ou thème: 973 (Sota), etc…
-les groupes nationaux commencent par les 3 chiffres du pays. Pour la France 208 (France), 2081 (Ile de France), 2085 (Sud-Ouest) ou départements 20883 (Var), etc…
Il y a beaucoup de groupes. Vous pouvez créer le votre si ça ne vous suffit pas (c’est bien pour un club, par exemple). La liste se trouve ici: https://brandmeister.network/?page=talkgroups
Il vous faut ajouter les groupes que vous voulez recevoir à la liste sur laquelle votre appareil va déclencher la réception et sur le bon répéteur et le bon slot. Ce fichier de configuration s’appelle un “code plug”. C’est idiot, mais ce n’est pas moi qui ai choisi ce mot.
 
Après, l’appel se passe de la façon suivante:
-vous pouvez appeler une personne, par exemple 2083141 un choisissant un appel “id”. Le réseau va transmettre l’appel au dernier répéteur qui a vu cet id. La radio se déclenche, si en portée.
-vous pouvez appeler un groupe, par exemple 208 en choisissant un appel “groupe”. Tous les répéteurs portant ce groupe vont transmettre votre appel (donc en France). Toutes les radios en portée de ces répéteurs et écoutant ce groupe vont recevoir l’appel.
Si, par exemple, vous êtes à Paris et vous appelez le groupe 20883 (département du Var), les répéteurs du Var vont s’activer. Votre répéteur de Paris va rajouter 20883 à sa liste de groupe pour 15min pour que vous puissiez entendre la réponse. Votre voisin qui écoute le même répéteur mais qui se fout du Var et n’a pas mis ce groupe dans sa liste ne reçoit rien.
 
Voilà en gros un résumé des principes de base de Brandmeister. Après, il y a des fonctions un peu rusées comme des groupes qui sont font miroir d’autres réseaux (comme Dstar ou Fusion).
Je n’ai pas parlé de toutes les possibilités (comme la fonction SMS, activée dans Brandmeister) ou des fonctions DMR non utilisées par les radio amateurs (encryption, appels d’urgence, etc…).

Notons que le standard DMR est surtout prévu pour ne pas écouter. Si n'importe lequel des 3 numéros ne correspond pas, la radio reste muette. Cela fait un sens pour un usage professionnel dans lesquels une seule fréquence va être partagée entre plusieurs groupes qui ne doivent pas se gêner. En usage radio-amateur, je veux bien savoir où sont les groupes actifs, s'il y a de l'activité en local et si le canal est occupé avant de l'utiliser.
Le problème du canal libre est réglé (les professionnels l'ont aussi) par des fonctions qui vont bloquer la touche PTT si le relais est occupé. Elles ont des jolis noms comme "impolite retries", etc... C'est à vérifier lorsqu'on programme sa radio.
La possibilité d'écoute sans vérification des numéros existe sur certains appareils (pas tous) sous des noms comme "promiscuous mode" ou "monitor". Vérifiez avant achat.
Le site https://brandmeister.network peut être également utilisé à cet effet avec une carte des relais (soyez patients, l'affichage est très lent) et une page par relais et par utilisateur.
Une possibilité pour savoir quels groupes sont actifs, c'est la page "last heard", ici: https://brandmeister.network/?page=lh Ensuite, rentrez dans le champ "search" du bas, le groupe qui vous intéresse.
Il y a aussi une page de statistiques: https://brandmeister.network/index.php?page=callstats. En jouant un peu avec le graphique, il est clair que le groupe 91 (monde entier) domine très fortement les autres. C'est la combinaison de deux phénomènes: il y a un plus grand nombre d'utilisateurs susceptibles d'être actifs dans ce groupe mais aussi une nette préférence des groupes de haut niveau pour les appels généraux (CQ). L'usage est le même par pays, sur le groupe 262 (Allemagne complète), j'entends surtout des conversations qui auraient plus leur place sur un groupe local...

Enfin, une possibilité de test qui semble peu connue est d'utiliser les récepteurs web sdr uhf, dont beaucoup décodent les modes numériques.
Supposons que je veuille tester ma radio lorsqu'elle est reçue en France. Je cherche d'abord un récepteur websdr en France ou près de la frontière en bande 70cm. Les mots clefs seront "openwebrx et 70cm et france". Après, je regarde les relais reçus par cette station. Quand j'en ai trouvé un, je vais sur la page du relais et je regarde quel groupe il reçoit. Par exemple, s'il est dans le var: 20883.
Je configure mon ordinateur pour enregistrer le son. J'appelle le groupe 20883 avec mon relais local. Les relais du var se déclenchent et je peux enregistrer ma voix telle qu'elle est transmise sur le relais reçu par le récepteur web sdr.