Projet de trafic haut débit (THD)

de Victor F1BIU

Un projet de trafic packet haut débit est en cours dans les régions Île de France et Alsace.

Le THD n'est pas nouveau, les OMs américains trafiquent depuis longtemps en haut débit. Les allemands avec des TX interlinks à 38 K.
Plus près de chez nous, en Slovénie, l'utilisateur final trafique en 38 Kb/s depuis 5 ans, les links internodes étant passés à un débit de 1.2 Mb/s. Les nouveaux satellites amateurs démarrent le packet à 38 Kb/s et plus. (ex/ le nouveau satellite amateur TMSAT-1, le projet RUDAK sur P3D à 156 Kb/s, le projet TNUM du satellite français Maëlle à 250 Kb/s et d'autres à venir..)

Pourquoi le trafic haut débit n'a pas encore démarré en France? Je donne ici mon avis, mais comme je débarque dans le monde des packetteurs, il y a probablement d'autres raisons qui m'échappent.

La 1ère raison est d'origine réglementaire. Il faut se rappeler que l'ancienne réglementation ne permettait pas d'occuper des largeurs de canaux supérieures à 25Khz pour faire du packet. La nouvelle réglementation n'impose plus rien au niveau des répartitions de modes et canaux, ça devient une affaire interne aux OMs. Il existe de la place surtout à partir de 1.2Ghz où on ne dérange pas les autres utilisateurs. La 2ème raison est que le principal frein au développement du trafic haut débit est dû aux voies radio qui sont inadaptées pour les grandes vitesses. Le comble est que finalement c'est la partie radio que ne sait pas traiter le radioamateur (hi). Par contre, pour le réseau ou les modems, nous avons pas mal d'OMs initiés. L'amateur packet ne peut même pas se procurer des tx/rx large bande chez les fabricants, ces appareils n'existent pas. C'est pour cela que dans la partie technique de cet article je développe seulement la partie TX/RX.

Pourquoi faire du haut débit?

 -Pour pouvoir résoudre le problème de l'engorgement du trafic 1200b dans les grandes agglomérations. Plus le débit est élevé, plus vite est transmis un message et donc moins de temps d'occupation hertzienne.

 -Pour recevoir les très belles images haute définition envoyées par les nouveaux satellites amateurs avec une montée à 9600b et une descente à 38.4 Kb en UHF (TMSAT-1)

 -Pour pouvoir s'échanger des fichiers volumineux, à 38 Kb/s on peut se permettre d'expédier à son correspondant un fichier de 1 Moctets en moins de 4 minutes. A ce propos, les OMs slovènes se sont très vite habitués aux possibilités de transfert de gros fichiers, à tel point qu'ils commencent à être encombrés à 38 Kb/s, ils envisagent de monter en débit. Il est vrai qu'aujourd'hui nous sommes demandeurs de fichiers contenant du texte, des séquences sonores et des images, comme pour les pages WEB d'Internet.

  -Pour concurrencer gratuitement Internet qui est un gros danger pour le packet amateur, surtout avec les nouvelles baisses de tarifications des télécoms. Comment peut-on encourager un jeune à se lancer dans le packet, quand il a la possibilité de communiquer avec le monde entier pour quelques francs par mois via Internet? Avec le packet haut débit on ira plus vite qu'internet.

 -Pour expérimenter, tout simplement. Il y a beaucoup d'inconnu dans le THD, surtout en milieu urbain perturbé, la propagation 1.2 Ghz en ville, ses rotations de phase, le taux d'erreurs dans le trés haut débit, les conséquences des chemins multiples sur des signaux numériques rapides etc... C'est parce qu'il y aura des difficultés et de l'inconnu que çà devient intéressant.

 Le projet parisien:

 Construction d'un réseau THD à 1.2 Ghz en full duplex à fréquences décalées. Le full duplex est l'idéal pour faire disparaître les txdelays qui ont une durée trop longue, ralentissent le trafic et font perdre tout l'intérêt du haut débit. Le VCO du TX doit être maintenu à sa vitesse de croisière pour le haut débit, son temps de réponse est trop long, si on le commute en tx/rx son inertie ira à l'encontre des vitesses souhaitées. D'autre part, les montées et descentes en puissance des PA sont d'une durée non négligeable pour des paquets haut débit. Avec des émissions sans commutation, le problème ne se pose plus. Le débit mini sera de 38 Kb/s et le maxi de 500 Kb/s.  Comme convenu lors de la répartition des fréquences 1.2 Ghz, 4 canaux seront utilisés à 1.240 Ghz et 4 canaux à 1.299 Ghz, le shift pour  le duplex sera de 59 Mhz. L'espacement des canaux sera de 250 Khz. La bande passante des canaux sera de 250 Khz, permettant un débit max à 38 Kb/s en FM Manchester, 150 Kb/s en CPFSK type G3RUH, 250 Kb/s en BPSK et 500 Kb/s en QPSK.

Modems utilisés:

 Dans un premier temps nous utiliserons un modem manchester à 38Kb/s qui est de réalisation facile avec des composants de fond de tiroir. Parallèlement des expériences de nouvelles modulations (QPSK) seront tentées, le modem QPSK sera logiciel et intégré dans un dsp. Nous sommes en contact avec des fournisseurs, notamment Infracom qui dispose déjà de modems haut débit pouvant monter à 1.2Mb/s. Ces fournisseurs intéresseront certainement les OMs packetteurs mais pas bidouilleurs.

Cartes d'interfaces et logiciels pour PC:

 Les cartes SCC et USCC actuelles avec les softs conviennent pour du 38 Kb. Au delà on préférera utiliser les interfaces et softs des  slovènes ou des allemands qui gèrent le trafic jusqu'à 1.2 Mb/s. Je pense que dans un premier temps le débit plus grand que 38K ne concerne que les links internodes. A 38 Kb/s l'OM utilisateur peut utiliser ses cartes SCC, USCC, RMNC, etc., il pourra utiliser son vieux PC 386.

Protocoles utilisés:

 N'entrons pas dans la guerre qui oppose les flexnistes aux fpacistes, la couche matérielle sera transparente au réseau et à son protocole. On pourra donc faire de l'AX25 sous fpac ou flexnet, du TCP/IP, du pacsat ou de nouveaux protocoles à inventer mieux adaptés au temps réel Son et Vidéo.

Antennes 1.2Ghz:

 Le choix est porté sur des antennes hélices, polarisation circulaire droit. L'avantage de l'antenne hélice est son "immunité" aux distorsions de phase. Elle est peu sensible aux rotations de polarisations qui sont très fréquentes en propagation urbaine.
 Elle est de réalisation facile et peu coûteuse. Son défaut est une bande passante trop large, dépassant les 50Mhz, il faudra soigner la sélectivité des préamplis des RX. Un autre petit défaut, son faible gain, qui n'est pas gênant dans le trafic de proximité inférieur à 10Km. Nous accueillons volontiers tous conseils de spécialistes antennes qui pourraient nous proposer des plans d'antennes mieux adaptées aux contraintes de phase et de bande passante.

Les antennes et le full duplex: Les 2 possibilités sont retenues:
 1) Une seule antenne équipée d'un duplexeur avec écart TX/RX de 59Mhz. Là nous cherchons un om qui sait fabriquer des duplexeurs, avis aux amateurs.
 2) 2 antennes séparées (l'idéal) une pour le TX, l'autre pour le RX.

Emplacement des TX/RX:

 Pour les grandes longueurs entre l'antenne et la station il sera conseillé de placer les TX/RX sur le mât, les pertes de coaxial sont trop grandes en 1.2Ghz. Nous envisageons des interfaces pour que dans un câble coaxial d'antenne (câble ordinaire 75ohms par exemple) nous fassions transiter l'alim, les données packet dans les 2 sens et les données de contrôle (changement de fréquence, ptt, etc.). L'autre solution est de monter un câble multibrins.
 

Je suis en contact avec Jean Matthieu F5RCT, il commence l'étude de réalisation d'un kit tx/rx spécial THD, avec peu de réglages, avec des FOS (filtres à onde de surface) et des circuits intégrés modernes qui regroupent les fonctions de mélangeurs, fi et démodulateurs FM. Ses kits seront prévus aussi pour descendre à 9600b/s. Si d'autres OMs s'intéressent à la conception de tx/rx spécial haut débit, je cite les caractéristiques requises:

TX:

 -Synthé avec canaux espacés d'au moins 6 x vitesse en bauds pour du bi-phase manchester (canaux de 250Khz pour du 38.4Kb)
 Synthé avec canaux espacés de 2 x vitesse en bauds pour du cpfsk G3RUH avec filtre en cosinus surélevé, coeff alpha de 0.3. (canaux de 80Khz pour du 38.4K), cpfsk = continue phase fsk.

 -Indice de modulation FM de 1.5 pour du manchester.
 -Indice de modulation FM de 0.5 pour du cpfsk type G3RUH.
 (indice de modulation = déviation fm/vitesse max bauds)
 Concrètement pour du 38K Manchester, prévoir une déviation de +/- 57 kHz. car 57K/38K donne bien 1.5.

 -Constante de temps du filtre de boucle du pll adapté au débit binaire.
 -Bruit de phase du pll le plus petit possible.
 -Le bilan de liaison TX/RX doit fournir au moins 15db au dessus du bruit pour un taux d'erreurs de 10e-6. Prévoir en conséquence la puissance du PA, le gain des 2 antennes des TX et RX, la sensibilité du RX, la distance entre tx et RX et la fréquence choisie (UHF, THF, SHF).

RX:

 -RX à minimum double changement de fréquence.
 Filtres à bande passante réduite en entrée antenne( 20Mhz pour du 23 cm), plus circuits réjecteurs contre les émissions pro parasites. (pour du 23 cm = portables GSM à 950Mhz, radars, etc...)
 -Préampli LNA (low noise amplifier) à faible bruit, comme son nom l'indique.
 -1er filtre fi autour de 70Mhz (après 1er mélangeur) à flancs raides, très faible distorsion de phase, plateau bande passante le plus plat possible, minimum d'ondulations (ripples), TPG faible, bande passante large égale à 6 vitesse baud pour du manchester et 1.7 vitesse baud pour du cpfsk G3RUH et satellites 38.4Kb.
 Ce 1er filtre est l'élément essentiel d'un RX packet haut débit.
 -2ème filtre fi (après 2eme mélangeur) à 10.7Mhz, moins critique que le 1er fi, bande passante idem 1er fi.
 -Discri FM à coefficient Q faible (courbe du S plate) de manière à conserver une bonne linéarité pour toutes les fréquences traversant le discri.
 -Filtre de sortie discri avec bande passante égale à la vitesse bauds. (38Khz pour du 38Kbauds).


Voilà pour les spécifications nécessaires aux tx/rx THD, sans parler des temps de commutation tx/rx les plus courts possibles. (Le full duplex est l'idéal mais coûte cher). Pour les prix d'un ensemble kit tx et RX séparés, il faut prévoir de ne pas dépasser les 1000F pour les 2, le prix augmentant d'une manière exponentielle avec la montée en puissance des PA en 1.2Ghz et SHF.

Si beaucoup d'OMs sont intéressés par le THD, j'organiserai une conférence sur le sujet pour le début Janvier 98 avec démo à l'appui.
Pour toutes demandes d'infos supplémentaires contactez moi par courrier à mon club F5KTR, par packet à F6RAC et par internet à mon
 


A remercier Bernard F6BVP, qui est à l'origine du projet THD pour Paris.

Mes 73 de Victor F1BIU.


 page composée par Bernard Pidoux, F6BVP