FHSS-CDMA - ein neuer Digimode für Amateurfunk?

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df5jl
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FHSS-CDMA - ein neuer Digimode für Amateurfunk?

Beitrag von df5jl » Sa 17. Mai 2014, 11:03

Mit Verwunderung habe ich heute Morgen die Ankündigung eines neuen Digimodes von José Alberto Nieto Ros (EA5HVK) gelesen - http://rosmodem.wordpress.com/2014/05/1 ... fhss-mode/. Aufgrund der Penetranz von ROS (gemeint ist hier der Digimode; i. e. Missachtung von Bandplänen und -Belegungen) besteht Anlass zur Sorge, nämlich dass auch FHSS zu heftigen Auseinandersetzungen innerhalb des Amateurfunks führen wird und der Frage, ob FHSS möglicherweise gegen die gesetzlichen Bestimmungen und den Geist des Amateurfunks verstößt. In den USA ist die Verwendung von Spread Spectrum unterhalb von 222 MHz im Amateurfunk generell nicht gestattet (vgl. http://www.tapr.org/ss_fcc.html).

Ich möchte meine Besorgnis hier gerne ein wenig erläutern, muss aber wie gesagt einräumen, dass mir bis dato praktische Erfahrungen fehlen und Snr. Ros bislang weitere Informationen zu seinem FHSS-CMDA-Verfahren nicht erkennbar offen gelegt hat.


FHSS - Spread Spectrum
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FHSS ist ein Frequenzsprungverfahren (Frequency Hopping Spread Spectrum, kurz FHSS). Das Patent für dieses Verfahren wurde im Jahr 1942 Hedy Lamarr und George Antheil erteilt; es sollte zur Steuerung von Torpedos verwendet werden [US patent 2,292,387 of Aug. 11, 1942 (Kiesler Markey Hedy, George Antheil), Anmeldenummer US19410397412 19410610; siehe http://is.gd/olIL00]. Das Verfahren wird unter anderem bei Bluetooth eingesetzt sowie auch im RC-Modellbau bei Fernsteueranlagen im 2,4-GHz-Band (Sanwa FHSS, Futaba FASST).

Frequenzspreizung generell wird einerseits zur Nachrichtenübertragung verwendet, etwa in der militärischen Kommunikation (MILCOM), aber auch im zivilen Bereich (z. B. Wireless LAN). Die zweite Generation (GSM) sowie die dritte Generation des Mobilfunks (UMTS) verwendet ebenfalls die in CDMA enthaltene Frequenzspreizung. Die Gründe liegen in den Vorteilen der Spread-Spectrum-Verfahren: Durch die Spreizung erhält man zum einen eine größere Robustheit gegenüber schmalbandigen Störungen; zum anderen eine gewisse Abhörsicherheit - ein Mithörer kann nicht unbefugt Nachrichteninhalte erlauschen; er kann zudem nur schwer erkennen, dass überhaupt eine Übertragung stattfindet (wichtig für MILCOM).

Generell sind es aber genau diese Argumente, die aus meiner Sicht einer Anwendung der Spread-Spectrum-Technik im Amateurfunk möglicherweise widersprechen, da jeder Funkamateur aufgefordert ist, a) mit seinen Aussendungen nur die notwendige Bandbreite zu belegen; b) "offen" zu kommunizieren.


Argument Bandbreite
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Bei FHSS wird die zu übertragende Information nacheinander auf viele Kanäle verteilt; zu einem Zeitpunkt wird immer nur ein Frequenzkanal genutzt. Dadurch ergibt sich, obwohl jeder Kanal eine kleinere Bandbreite besitzt, für das Gesamtsignal eine größere Bandbreite. Unbestritten sind die daraus resultierenden Vorteile (größere Robustheit gegenüber schmalbandigen Störungen, da sich diese quasi aus dem Datenfluss "aussieben" lassen). Aber FHSS erzeugt ebenso unbestritten eine insg. deutlich größere Bandbreite, als sie für die zu übertragende Information notwendig wäre.


Argument "offene Kommunikation"
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Bei FHSS muss der Empfänger synchron mit dem Sender dieselben Kanäle anspringen. Bei geschickter Wahl der Sprungsequenz erscheint diese als pseudozufällig und hat die Funktion eines Kryptoschlüssels - ein Mithörer kann nicht unbefugt Nachrichteninhalte erlauschen; er kann nur schwer erkennen, dass überhaupt eine Übertragung stattfindet. Ein Spread-Spectrum-Signal wird allenfalls als ein Anstieg des auf der Kurzwelle eh vorliegenden Hintergrundrauschens wahrgenommen. Ist die Pseudorandomsequenz zudem nicht bekannt (EA5HVK: "Every transmission uses a different CDMA code randomly chosen") ist zumindest ein Mithören in Echtzeit unmöglich.


Vorteile
=====
Es gibt hinsichtlich der Verwendung von FHSS auch einen Benefit: Spread-Spectrum-Übertragungen können sich eine Frequenz mit vielen Arten von herkömmlichen Modi bei minimaler Interferenz teilen. Die Spread-Spektrum-Signale addieren minimales Rauschen zu den anderen schmalbandigen Signalen und umgekehrt. Als Ergebnis kann die Bandbreite effizienter verwendet werden.


Über eine sachliche Diskussion würde ich mich sehr freuen. Beste 73, Tom DF5JL

UPDATE: FHSS - Wer schützt uns vor Spread Spectrum “ham made”?

Alle Befürchtungen scheinen sich zu bewahrheiten. Nachdem gestern José Ros (EA5HVK) seine neue Digimode-Software FHSS vorgestellt hat, zeigt ein heute veröffentlichtes Video das immense Störpotential: Das neue Spread-Spectrum-Verfahren mit implementiertem Frequency Shopping springt innerhalb eines Amateurbandes in der Wahl der QRGs lustig hin und her.


Das Video von Andy, K3UK (bei Youtube, http://www.youtube.com/embed/s0HVLxIQ2oE?vq=hd1080) zeigt innerhalb einer knappen Minute, wie nacheinander folgende Frequenzen (kHz) im Sprungverfahren benutzt werden:

14115.0
14063.0
14156.5
14266.5
14344.5
14055.0
14160.0
14300.5
14324.0
14065.0

Ein Channnel Detect ist nicht erkennbar, also ob FHSS auswertet, ob die Frequenzen belegt sind. Es zeigt sich aber - und nach ROS nun zum wiederholten Mal, dass José Ros Bandpläne nicht zu interessieren scheinen.

— 73 Tom DF5JL

df5ww
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Re: FHSS-CDMA - ein neuer Digimode für Amateurfunk?

Beitrag von df5ww » Fr 23. Mai 2014, 20:25

Hi Tom,

Amateurfunk ist ein experimenteller Funkdienst und Bandpläne sind nicht "Recht und Gesetz" sondern nur Vorschläge der IARU. Solange sich an die Vorgeschriebenen Bandbreiten gehalten wird sehe ich bei Betriebsarten wie ROS keine Probleme. Was das Frequenzhopping betrifft muss das natürlich nicht unbedingt sein aber wenn Alberto experimentieren möchte steht ihm das frei.

Ich habe in den Anfangszeiten nach meiner Rückkehr zum AFU auch verstärkt digitale Mods gemacht bis hin zu Ros, seit mehr als einem Jahr bin ich nun wieder "fast" bei CW only angekommen (ausser evtl. ein bissel Contesting in RTTY oder hier und da mal ein JT65A QSO) aber ich habe selbst seit meinem "Umschwenken" auf Althergebrachtes nie die Toleranz gegenüber anderen Betriebsarten verloren.

Ameteurfunk = Experimentell ..... So ist es, so war es und so soll es bitteschön auch bleiben :!: :!:

Noch ein Nachtrag dazu:

Solange ausgewiesene "Nur-CWisten" mit Power auf den QRP Frequenzen rumhuschen sollte sich niemand über "Randbetriebsarten" auslassen. Auch die QRP QRG´s stehen im Bandplan der IARU ....
Dateianhänge
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dk4vw
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Re: FHSS-CDMA - ein neuer Digimode für Amateurfunk?

Beitrag von dk4vw » Sa 24. Mai 2014, 8:59

Natürlich hat der Amateurfunkdienst einen experimentellen Charakter, ohne Frage.

Hier wird beim Frequenz-Hopping offenbar keine Prüfung auf Belegung einer Frequenz gemacht. Andere registrieren also eine Anhebung des Störpegels.

Das Problem ist, dass hier konkret jedes einzelne QSO individuell verschlüsselt wird, was nach unserer Amateurfunk-Verordnung nicht zulässig ist.

Auszug aus unserer AFuV:

§16 Absatz (7)

(7) Der Amateurfunkverkehr ist in offener Sprache abzuwickeln. Der internationale Amateurschlüssel und die international gebräuchlichen Betriebsabkürzungen gelten als offene Sprache.
(8) Amateurfunkverkehr darf nicht zur Verschleierung des Inhalts verschlüsselt werden; Steuersignale für Erd- und Weltraumfunkstellen des Amateurfunkdienstes über Satelliten gelten nicht als verschlüsselte Aussendungen. Das Aussenden von irreführenden Signalen, von Dauerträgern und von rundfunkähnlichen Darbietungen sowie der Gebrauch internationaler Not-, Dringlichkeits- und Sicherheitszeichen des See- und Flugfunkdienstes ist nicht zulässig.

Grundlage für die obigen Bestimmungen sind die ITU Radio Regulations:

25.2A § 2. 1bis) Transmissions between amateur stations of different countries shall not be encoded for the purpose of obscuring their meaning, except for control signals exchanged between earth command stations and space stations in the amateur-satellite service. (WRC-03)

Dieses Verfahren ist zur Anwendung durch Funkamateure weder national noch international zulässig.
Die Bestimmungen in unserer AFuV finden sich sinngemäß in all den anderen mir bekannten Regelungen des Amateurfunkdienstes in anderen Ländern.

Es gibt leider etliche Länder, die dem Amateurfunk aus Sicherheitsgründen sehr skeptisch gegenüber stehen. Solch ein Verschleierungsverfahren ist Wasser auf deren Mühlen… uns auf Weltfunk-Konferenzen im Bestreben nach neuen Bändern nicht zu unterstützen.

Der Autor mag ein Experte der Nachrichtentechnik sein, versteht aber wohl nicht den Charakter des Amateurfunkdienstes. Negative Erfahrungen wurden ja auch schon mit ROS gemacht.

Mein Eindruck ist, dass auf Amateurfunkbändern ein für kommerzielle Zwecke entwickeltes Verfahren von Funkamateuren getestet werden soll.

Ulli
DK4VW

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