FHSS-CDMA - ein neuer Digimode für Amateurfunk?
Verfasst: 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
===============
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
=============
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"
======================
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
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
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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