Od dłuższego czasu zajmuję się łącznością „cyfrową”, czyli z wykorzystaniem klawiatury i ekranu komputera do przepływu informacji. Obecnie koncentruję się na programach używających modemu VARA. Jest tego dużo, w tym opisie przedstawię oprogramowanie pracujące w systemie Windows.

VARA to modem programowy; autorem jest Jose EA5HVK. Jest on dostępny ze strony internetowej autora, https://rosmodem.wordpress.com/  w 3 wersjach: VARA-HF obsługuje modulację amplitudy (czyli SSB), VARA-FM obsługuje modulację FM, VARA-SAT jest specyficzny dla satelity QO-100. Interfejs użytkownika zapewniają programy takie jak VarAC, autorstwa 4Z1AC, Winlink Express itp. VARA-HF posługuje się wieloma trybami modulacji amplitudowo–fazowej; zmieniane są one przez program w zależności od rodzaju przekazywanej informacji, długości tekstu, warunków propagacyjnych. Podobnie do modulacji używanych w trybach FT8 itp. VARA potrafi prowadzić łączności przy bardzo słabych stosunkach sygnału do szumu. W odróżnieniu od FT8 itp. VARA nie wymaga synchronizacji czasowej stacji nadajnika ze stacją odbiornika.

VarAC to interfejs użytkownika przeznaczony do łączności amatorskich, profesjonalnych oraz kryzysowych EmComm. W trybie amatorskim umożliwia nawiązywanie łączności, transfer plików, pocztę elektroniczną (nie mającą nic wspólnego z internetowymi „emailami”). Łączności prowadzone są w trybie tekstowym (klawiatura, ekran), nie ma możliwości łączności głosowych. Obecnie (połowa maja 2024) najnowszą wersją jest 9.1.x. Startowa strona internetowa to: https://www.varac-hamradio.com. Dla zapewnienia działającej łączności użytkownik musi mieć zainstalowaną i skonfigurowaną parę: VarAC oraz właściwa wersja VARA. Można mieć na jednym komputerze więcej niż jedną parę dla różnych konfiguracji sprzętowych.

Wymagania sprzętowe dla programu VarAC: komputer PC, Windows 10 lub 11, ew. LINUX, radiostacja KF lub UKF. Ze względu na mnogość niekompatybilnych typów radiostacji, istotnym problemem jest sterowanie radiem przez komputer. VarAC steruje radiostacją bezpośrednio, lub przy użyciu OMNIRIG (ale tylko starszej, trudno dostępnej wersji 1). W wersji LINUXowej wykorzystywany jest FLRIG. Oprócz sterowania modulacją i przełączaniem RX/TX, konieczna jest możliwość sterowania częstotliwością (QSY). Lista obsługiwanych typów radiostacji zawiera w wersji 9.1 programu 85 pozycji. Dla radiostacji nie obsługiwanych bezpośrednio można stworzyć interfejs przy użyciu sterowników sprzętowych, np. Signalink. Moja konfiguracja to „pecet” i radio YAESU FT-991A, połączone łączem USB z separacją galwaniczną. Umożliwia ona pracę z modulacją SSB w pasmach KF i UKF (modem VARA-HF). Nie udało mi się skonfigurować radia do pracy na UKF z modulacją FM (modem VARA-FM), z problemami zarówno po stronie komputera (VarAC ma problemy z komunikowaniem się z modemem VARA-FM) jak i radiostacji (nie znalazłem ustawienia umożliwiającego pracę z modulacją FM i transmisją danych przez port USB; wszystkie nastawy fabryczne zrobione są z myślą o RTTY przez port DATA).

VarAC prowadzi łączności amatorskie SSB na predefiniowanych częstotliwościach w pasmach od 160 m do 70 cm; np. w paśmie 20 m (najpopularniejszym) jest to 14 105,000 kHz. Program stosuje modulację o szerokości widma 500 Hz, w 11 kanałach o szerokości pasma 750 Hz każdy. Kanał środkowy (14 105,000 kHz) jest kanałem wywoławczym. Do prowadzenia łączności wykorzystywane są kanały poniżej i powyżej kanału wywoławczego.

Standardowa łączność stacji A i B przebiega następująco:
– stacja A nadaje wywołanie CQ w kanale wywoławczym, określając w którym z pobocznych kanałów będzie nasłuchiwać po zakończeniu wywołania. Po zakończeniu wywołania stacja A przechodzi na ten kanał i nasłuchuje przez określony czas (domyślnie 5 minut);
– stacja B po odebraniu wywołania wykonuje QSY na kanał określony w wywołaniu i odpowiada na wywołanie;
– przy wzajemnej słyszalności obu stacji może dochodzić do nawiązania łączności (QSO). Może ona być ograniczona do wymiany raportów (SNR), imion i QTH; może również być wielogodzinnym „żuciem szmat”. W czasie łączności można dokonywać przesyłania plików (nie za dużych z racji ograniczonej przepustowości kanału krótkofalowego), zostawiać u korespondenta pocztę VMAIL dla stacji trzecich lub odbierać ją ze skrzynki korespondenta;
– po zakończeniu łączności obie stacje A i B wracają do nasłuchów na kanale wywoławczym.

Dialogi w trybie QSO przesyłane są w pakietach. Odbiór każdego pakietu wymaga potwierdzenia przez odbiorcę; przy braku potwierdzenia lub zgłoszeniu błędu pakiety są retransmitowane kilkakrotnie.

Oprócz opisanych powyżej łączności, VarAC umożliwia:
– testowanie propagacji w czasie rzeczywistym. Polega to na emitowaniu co jakiś czas „rozgłoszeń”, i monitorowaniu ich odbierania przez inne stacje przy użyciu programu PSK Reporter;
– rozsyłanie wiadomości „publicznych”, adresowanych do wszystkich lub do jednej konkretnej stacji. Są one rozsyłane na ślepo, bez nawiązywania połączeń z odbiorcami i uzyskiwania potwierdzeń. Jest to na razie jedyna forma pracy więcej niż dwóch korespondentów „w kółeczku”;
– automatyczne logowanie łączności, we własnym logu lub w kilku programach logujacych. Czasami wymaga to ekwilibrystyki. Np. dla zalogowania łaczności VarAC w logu Ham Radio Deluxe konieczne jest (poza skonfigurowaniem portów UDP) ręczne startowanie HRD Radio Control (w trybie demo, żeby nie dochodziło do konfliktów z poleceniami CAT generowanymi przez VarAC) oraz logu HRD. Na specjalnych prawach obsługiwane jest logowanie w programie Log4OM.

W wersji 9 VarAC istnieje możliwość przejścia z trybu radioamatorskiego w tryb EmComm, w którym nie ma ograniczenia pasma do 500 Hz; bez problemu można użyć modulacji 2300 Hz.

VarAC – obserwacje praktyczne

Poniższe wnioski są oczywiście subiektywne, wynikają z mojego stosunku do innych systemów łączności cyfrowych. Używam JS8CALL, nie używam FT8.

Główną zaletą VarAC jest modulacja, dająca sobie radę z SNR = -20 dB, dostosowująca prędkość do warunków propagacji, bez typowych dla FT8 ograniczeń treści QSO. Następną jest uniwersalność zastosowań i współpraca z szeroką gamą radiostacji. Program jest łatwy w konfiguracji, nie ma również problemu z posiadaniem/obsługą więcej niż jednej konfiguracji na tym samym komputerze. Istnieje w tym celu mechanizm profili i ich przełączania. Można również mieć na dysku więcej niż jedną kopię programu, każdą z innymi ustawieniami. Użytkownik może dodatkowo modyfikować konfiguracje przez edycję plików tekstowych *.ini.

Teraz wady. Moim zdaniem VarAC nie był tworzony z myślą o łącznościach amatorskich. Zawiera wiele cech ułatwiających pracę w zarządzanych centralnie sieciach radiostacji bez licencjonowanej obsługi. Możesz np. sprawić że komputer sterujący radiostacją zacznie emitować dźwięki przy pojawieniu się w tekście QSO słów kluczowych. Możesz podejrzeć z kim korespondent miał ostatnio QSO. Możesz zdefiniować szablony informacji, która będzie kolejkowana do wysłania w eter jednym ruchem myszy. Nie jest to dziwne – autor oprogramowania mieszka w Tel Awiwie, a tam EmComm się często przydaje. Dla wprawnych licencjonowanych operatorów jest trochę za dużo automatyki. Wołasz CQ – wywołanie leci  do 10 razy i basta. Nie przejdziesz w łączności z kanału wywoławczego na inny – po 4 minutach program Cię rozłączy. Chcesz nawiązać QSO z kimś kto nie wysyłał CQ ani rozgłoszeń – musisz się umówić przez emisję wiadomości publicznych, nie logowanych i bez potwierdzeń odbioru. Jeżeli nie wiesz jak skonfigurować VarAC w trybie monitorowania, nie masz żadnego podglądu tego co się dzieje „w eterze”. Program wyświetla Ci znaki wywoławcze i wartość SNR sygnału stacji nadających rozgłoszenia czy CQ, Ty możesz skorzystać lub nie. W trybie monitorowania (dwa programy VARA wykonywane równocześnie przez wspólny VarAC) możesz zobaczyć co się dzieje w jednym z 11 kanałów łączności – domyślnie w kanale wywoławczym – ale tylko w jednym. Dla użytkowników radiostacji o słabszej selektywności RF problemem może być blokowanie łączności na jednym kanale przez silny sygnał z kanału sąsiedniego, odległego np. o 750 Hz. Ja w swoim FT-991A mam ustawiony parametr BANDWIDTH na 1400 Hz, co jest kompromisem wymuszonym przez niedoskonałość filtracji toru RX. Na radiostacji SDR ustawiłbym pewnie 600 Hz. Warto przy tym pamiętać że np. Winlink Express nadaje/odbiera emaile używając pasma 2300 Hz, i program sam tego nie przestawi w radiostacji.

Zarówno VARA jak i VarAC mają swe strony internetowe, z których można pobierać najnowsze wersje. VarAC ma forum dyskusyjne, grupę w groups.io, na  Telegramie oraz na FB. Dokumentacja VarAC jest przyzwoita i w wielu językach, sam program ma już wersję polskojęzyczną. Jej stworzenie było dla mnie bardzo ciekawym i pouczającym zadaniem, ale to zupełnie inna historia.

Poza VarAC, sprawdzałem w praktyce możliwość użycia VARA jako warstwy transportowej w programie Winlink. Program ten umożliwia wysyłanie przez radio poczty elektronicznej do korespondentów radiowych (tryb P2P) lub adresatów w Internecie (przy użyciu stacji radiowych skonfigurowanych do przekazywania poczty pomiędzy stacjami radioamatorskimi a internetem). Winlink domyślnie używa innej warstwy transportowej, ale daje się skonfigurować tak by używał VARA. Nie sprawdzałem w praktyce użycia programów w rodzaju Vara Chat itp.

Program VarAC jest bezpłatny. Za użycie modemu VARA jego autor spodziewa się zapłaty. Darmowe użycie VARA jest możliwe przy ograniczonej funkcjonalności. Niedostępne są: transmisja plików, automatyczne wyszukiwanie wolnych kanałów, automatyczne określanie poziomu wysterowania radia przez modem, kompresja tekstu przy nadawaniu. Dodatkowo, przy każdym nadawaniu wyskakuje okienko sugerujące zapłatę. Nominalna cena klucza licencyjnego wynosi 63 Euro, przywiązany jest on do znaku wywoławczego nabywcy, czyli „działa” we wszystkich aplikacjach i pasmach. Cena jest niższa przy zakupie grupowym (co najmniej 10 licencji). Dodatkowo nabywcy z SP mają możliwość uzyskania ceny 50 Euro po wymianie maili z Jose; traktuje on tę obniżkę jako uznanie roli Polski we wspomaganiu Ukrainy w konflikcie z Rosją.

VarAC HF w pełnej konfiguracji (z monitorowaniem) przedstawia użytkownikowi 3 okienka: VARA, VARA MONITOR i VarAC. Okienka VARA zawierają informacje na temat sygnału odbieranego przez modem (AFC: odchyłka częstotliwości, S/N: stosunek sygnału do szumu, VU: siła sygnału audio doprowadzonego z radiostacji), obciążenie procesora oraz efektywna prędkości transmisji (bps). Wodospad pokazuje widmo sygnału odbieranego w funkcji czasu. Dodatkowo można obejrzeć konstelację amplitudowo – fazową odebranego sygnału, oraz ew. jego zdekodowaną treść. Jest to jedyne źródło informacji o tym „co aktualnie leci”.

Okienko VarAC służy do interakcji z programem oraz do wpisywania/odczytywania informacji przesyłanej podczas QSO lub przy emisjach publicznych.

Pod koniec czerwca 2024 wraz z Mirkiem SP5GNI spędziłem sporo czasu „ujeżdżając” VARA. Mamy pierwsze doświadczenia z praktyki. Ograniczona ona była do radiostacji Yaesu FT-991 (z „A” i bez „A”). Konfiguracja sprzętowa to radio z interfejsem USB do „peceta” pod WIN 10. To uzupełnienie celowo dzielę na tematy: VARA HF, VARA FM oraz VARA SAT. Spodziewam się, że analogiczne do naszej konfiguracji działanie powinno być osiągalne w radiostacjach ICOM 7100 i ICOM 705, ale nie było to przez nas sprawdzane.

VARA HF pracuje bez problemów jako modem do aplikacji VarAC, w pasmach HF i VHF, modulacja SSB. Tak, na VHF (częstotliwość zalecana 144, 170 MHz) również SSB. VarAC w wersji 9.2.3 działał OK, w konfiguracji programowej z obsługą CAT+ PTT przez port „enhanced” (o niższym numerze) oraz audio przez port o wyższym numerze z dwóch wirtualnych portów szeregowych tworzonych przez sterownik Silicon Labs.

VARA FM różni się istotnie od VARA HF w zakresie obsługi PTT. O ile VARA HF bez problemu przełącza TX / RX przy sterowaniu PTT skonfigurowanym na obsługę przez aplikację VarAC, VARA FM wymaga „własnej” obsługi PTT. W konfiguracji modemu jest dodatkowa zakładka „PTT”, w której należy określić sposób sygnalizacji.

I tutaj zaczyna się zabawa z portami szeregowymi. Jeżeli ustawimy PTT na „enhanced port” w modemie VARA FM, to funkcja PTT działa OK, ale VarAC musi być ustawiony w tryb bez CAT. Uniemożliwia to sterowanie zmianami częstotliwości TRXa i blokuje inne wymagane funkcje. Alternatywnie można pozostawić PTT i CAT w aplikacji VarAC, ale wtedy musimy użyć innego portu COM: lub VOXa do PTT w modemie VARA. Inny port COM: musiałby pochodzić z dodatkowego interfejsu sprzętowego (np. SignaLink, MicroHam, Microkeyer). VOX jest dostępny, ale jego działanie nastręczało trudności (ustawienia czułości, czas przełączania itp.). Udało nam się nawiązać połączenie, ale było ono niestabilne.

Rozwiązaniem alternatywnym było użycie zamiast VarAC dużo prostszej (wręcz prymitywnej HI) aplikacji VARA CHAT (do ściągnięcia TUTAJ ). Nie wymaga ona sterowania przez CAT, czyli port „enhanced” mógł być przypisany do obsługi PTT w modemie VARA FM. Po ustawieniu poziomów sygnałów audio do i z radiostacji, oraz oczywiście trybu modulacji w FT-991 (MODE: DATA-FM) i częstotliwości pracy „z palca” (częstotliwość zalecana  VARA FM to 144, 950 MHz) , oprogramowanie działało poprawnie umożliwiając transmisje w trybie dialogu P2P (chat), transmisje publiczne (to ALL) oraz transfer plików. Brak bogactwa opcji znanych z aplikacji VarAC nie wydaje się zbytnio uciążliwy przy założeniu, że modulacji FM na VHF będzie się używać do komunikacji lokalnej w niewielkich społecznościach.

Dodatkową, bardzo sympatyczną opcją VARA FM jest możliwość „automatycznego strojenia karty dźwiękowej” (Settings-SoundCard-Auto Tune). Polega ona na przeprowadzeniu 10 automatycznych transmisji testowych ze słyszalnym korespondentem i zasugerowaniu w ich wyniku nastaw dla przesyłu audio (głównie chodzi tu o poziom sygnału wejściowego, pokazywany na wyświetlaczu VU i regulowany wzmocnieniem RF odbiornika oraz wzmocnieniem w torze „Device Input” systemu Windows).

Prędkość transmisji danych, zarówno w trybie SSB jak FM, nie przekraczała 900 bps. Ograniczenie wynikało z używania wersji darmowej modemów VARA.

Modem VARA SAT nie różnie się „w wyglądzie” od VARA HF. Mirek SP5GNI próbował skonfigurować VarAC do pracy poprzez QO-100 z wykorzystanie Adalm Pluto. W pierwszym podejściu nie udało mu się zestawić połączenia CAT w celu sterowania PTT i ustawiania częstotliwości. Jednak po wybraniu w ustawieniach VarAC opcji „Bez” (lub „None”) Mirek przeprowadził kilka łączności VarAC przez QO-100 w sposób uproszczony, ale wystarczająco skuteczny. Jak łatwo się domyśleć na kanale wywoławczym VARA SAT (częstotliwość zalecana 10 489, 595 MHz) nie ma dużego ruchu, a więc można pozwolić sobie na pracę na kanale wywoławczym (bez przestrajania się na kanał roboczy po zgłoszeniu się korespondenta). Wystarczy ustawić odpowiednio kanały audio w modemie VARA SAT i w  SDR Console, oraz wybrać tryb VOX (zamiast PTT) w torze nadawczym do QO-100 – i można wołać CQ!

Doprowadzenie do stanu skutecznego działania w/w konfiguracjach nie było intuicyjne ani trywialne. Przydatnymi źródłami informacji były: podręczniki programów oraz forum dyskusyjne VARA.

Warto wspomnieć, że modem VARA wykorzystuje się także w systemie do wymiany poczty elektronicznej Winlink .

Odpowiadając na tytułowe pytanie: do czego to się przydaje? Wykorzystanie VarAC umożliwia łączności w trybie radioamatorskim i EmComm na KF, UKF i przez satelitę QO-100, z rozsądną prędkością i niezawodnością przekazu informacji. Łączności w trybie radioamatorskim i pogawędki wstukiwane z klawiatury dają sporo przyjemności, czego brak w trybach typu FT8.  Mamy nadzieję że trybu EmComm w praktyce wykorzystywać nie będziemy musieli.

Marek SP5ISZ