Wielu o tym słyszało, lecz niewielu wie, o co w tym chodzi. A warto wiedzieć. Projekt M17 w światowym środowisku krótkofalarskim często nazywany jest przyszłością radia cyfrowego. Dla Polaków jest powodem do dumy, bo pomysł powstał na przełomie 2018 i 2019 roku w jednym z  warszawskich klubów krótkofalarskich. Inicjatorem projektu był Wojtek Kaczmarski SP5WWP.

Zacznijmy od podstaw: M17 to nowy standard radia cyfrowego. Czym wyróżnia się ten tryb od istniejących rozwiązań? Przede wszystkim otwartością – M17 to darmowa specyfikacja trybu łączności cyfrowej: kodek, stos protokołu, parametry modulacji , dokumentacja sprzętu – wszystko to jest w 100% open source.

Radio cyfrowe w świecie krótkofalarstwa zaczęło zyskiwać na popularności w latach dziewięćdziesiątych ubiegłego wieku, wraz z wprowadzeniem technologii D-STAR. Od tego czasu pojawiły się inne tryby cyfrowe, takie jak DMR, C4FM i inne. W przeciwieństwie do radia analogowego, które do przesyłania głosu wykorzystuje bezpośrednio modulowaną falę nośną (FM, AM, SSB), radio cyfrowe na potrzeby transmisji konwertuje dźwięk na kod binarny — jedynki i zera — wykorzystując cyfrową modulację nośnej typu FSK, GMSK itp. Głos jest kodowany za pomocą wokodera. Daje to lepszą odporność na zakłócenia kanału RF, zmniejszony szum tła oraz możliwość przesyłania innych danych wraz z komunikacją głosową, kosztem ciut gorszej (w porównaniu z analogowym FM) jakości dźwięku.

Społeczność krótkofalarska ceni technologie ogólnodostępne, które zachęcają do eksperymentów i dzielenia się wiedzą. Zastrzeżony kodek AMBE stosowany w DMR, C4FM i innych systemach zaprzecza tym zasadom, ograniczając możliwości niezależnych programistów i entuzjastów. Na szczęście istnieją alternatywy typu open source, takie jak Codec 2, opracowany przez Davida Rowe (VK5DGR).

Wojtek SP5WWP podjął misję włączenia wokodera do całkowicie niezastrzeżonego standardu radia cyfrowego. W ciągu czterech lat zespół powiększył się o krótkofalowców z całego świata, przede wszystkim z USA, Niemiec, Włoch i Australii. Protokół M17 wyewoluował i został w pełni zdefiniowany.

W M17 głos jest konwertowany na strumień bitowy przy użyciu wokodera Codec 2 o otwartym kodzie źródłowym. Każda ramka zawiera 40 milisekund zakodowanej mowy. Cyfrowe metody kontroli błędów zapewniają niezawodną transmisję sygnału. Zakodowany strumień bitów jest następnie przesyłany drogą radiową przy użyciu modulacji 4FSK (czterowartościowej modulacji częstotliwości), podobnej do stosowanej w DMR lub C4FM. Każda z 4 przesuniętych w stosunku do nośnej częstotliwości (+2,4 kHz, +0,8 kHz, -0,8 kHz, -2,4 kHz) jest reprezentowana przez cyfrę o wartości 2-bitowej (01, 00, 10, 11), zwaną także symbolem. Transmisja zajmuje pasmo o szerokości 9 kHz z odstępem międzykanałowym 12,5 kHz i tylko jedną szczeliną czasową. Całkowita szybkość transmisji danych wynosi 9600 bitów na sekundę (4800 symboli na sekundę).

Godną uwagi cechą M17 jest brak konieczności rejestracji i przydzielania użytkownikom ID (tak jak w popularnym w Polsce trybie DMR). W M17 identyfikatorem użytkownika jest jego znak wywoławczy. M17 oferuje dodatkowo usługi transmisji danych, w tym wiadomości tekstowe i dane o pozycji. Projekt nie jest zależny od żadnego z producentów sprzętu krótkofalarskiego. Standard ten umożliwia połączenia z innymi cyfrowymi trybami głosowymi i sieciami połączonymi z Internetem. M17 jako jedyny wspiera łączenie reflektorów korzystając z protokołu internetowego IPv6.

Cała specyfikacja protokołu M17 jest udostępniana na podstawie licencji wolnego i otwartego oprogramowania GNU General Public License v. 2.0. Dokumentacja protokołu dostępna jest  na stronie https://spec.m17project.org/ oraz na GitHubie  https://github.com/M17-Project , gdzie znajdują się także schematy i projekty urządzeń wspierających protokół.

Wkrótce po rozpoczęciu projektu M17 powstał bliski w założeniach projekt OpenRTX https://openrtx.org/#/ . Grupa krótkofalowców z Włoch postanowiła przygotować od zera całkowicie otwarte, alternatywne oprogramowanie (firmware) dla transceiverów ręcznych, takich jak TYT MD-380. Po roku intensywnych prac, OpenRTX oferował użytkownikom już nie tylko analogowy FM, ale również M17. We wrześniu 2023 roku, do grupy M17 dołączył projekt WPSD – W0CHP’s Pi-Star Dashboard. Jako oprogramowanie dla hotspotów, bazujące na rozwiązaniu stworzonym kilka lat wstecz przez Andy’ego MW0MWZ, ale podlegające ciągłemu rozwojowi szybko zyskało dużą popularność, również w Polsce. Na świecie istnieje ponad 150 reflektorów M17. Specyfikacja protokołu M17 została zaimplementowana w popularnym oprogramowaniu takim jak MMDVM, SDRAngel, OpenWebRX i SDR++.

M17 to coś więcej niż tylko protokół łączności. To cały ekosystem, na który składają się urządzenia radiowe, ale także takie nie wykorzystujące fal radiowych. Projekt rozwija również liczne rozwiązania software’owe, takie jak WPSD, DroidStar, mvoice i implementacja M17 w GNU Radio. Istnieje wiele implementacji umożliwiających radioamatorom wykorzystanie tego otwartego standardu w szerokiej gamie urządzeń. Warto wspomnieć, że tryb M17 został pomyślnie przetestowany na satelicie geostacjonarnym QO-100.

Jak zacząć z M17? Ze względu na open source’owy charakter projektu z pewnością będą pojawiały nowe możliwości użycia M17 w praktyce radioamatorskiej. Listę opcji startu można znaleźć na stronie internetowej projektu: https://m17project.org/get-started.

Jeśli używasz hotspotu MMDVM ze zwykłym DMR/DSTAR/itp., to masz już odpowiedni interfejs radiowy. Taki hotspot, jeśli został niedawno zaktualizowany, może nadawać i odbierać M17. Można go albo używać jako klasycznego punktu dostępowego za pomocą Pi-Star, albo zamienić go w pełne radio QRP M17 za pomocą programu M17Client.

Jeśli nie masz urządzenia MMDVM, lub szukasz prostszej konfiguracji, możesz jako modemu M17 użyć komputera. Zestaw narzędzi m17-tools (z interfejsem użytkownika m17-mod-gui) https://github.com/M17-Project/m17-tools zawiera wszystko, co pod względem oprogramowania jest niezbędne. Ze strony sprzętu potrzebny jest transceiver FM obsługujący prędkość 9600 bodów i druga karta dźwiękowa. Jeśli chcesz uniknąć problemu z okablowaniem i sterowaniem (CAT), możesz użyć DigiRig. Jest to niedrogi, open-sourcowy interfejs zdalnego sterowania zintegrowany z kartą dźwiękową, przeznaczony do sprzętu radioamatorskiego (https://digirig.net/).

Kolejnym z rozwiązań jest skorzystanie z modemu Module17. Jest to samodzielny modem M17, którego można używać bez komputera. Wbudowany mikrokontroler STM32 obsługuje wokoder, modulację i demodulację 4FSK, oraz interfejs użytkownika. Jako wejście audio używany jest zewnętrzny mikrofon, a jako wyjście – głośnik (klasyczna konstrukcja Kenwood z dwoma gniazdami mini-jack). Warto odnotować fakt, że na platformie AliExpress dostępny jest już moduł M17-R0.1E: https://a.aliexpress.com/_EIhpLJX.

Jednak najlepszym rozwiązaniem jest posiadanie radiotelefonu przenośnego z M17. OpenRTX to modułowe oprogramowanie typu open source przeznaczone dla cyfrowych radiotelefonów, takich jak MD-380 lub Radioddity GD-77. Umożliwia ono dodanie kilku funkcji, w tym obsługę M17. Potrzebne są niewielkie modyfikacje sprzętowe urządzeń.

Aplikacja DroidStar na Androida służy do łączenia się z różnymi typami reflektorów, w tym DMR, DSTAR, C4FM itp. Od samego początku oferowała obsługę M17, a więc możliwe jest podłączenie do reflektorów M17 nawet nie posiadając działającego radia.

Zespół M17 nie tylko stworzył nowy tryb cyfrowy i zaimplementował go na istniejącym sprzęcie. Trwają także prace nad zupełnie nową platformą sprzętową: OpenHT. Jest to samodzielny, przenośny transciever SDR na pasmo 70 i 13cm (duobander). W założeniu urządzenie ma obsłużyć praktycznie każdy rodzaj modulacji, jaki istnieje. Chociaż początkowo skupiono się na M17, FreeDV i analogowym FM, jego charakter open source (zarówno sprzęt, jak i oprogramowanie) pozwala każdemu na wnoszenie wkładu i wdrażanie innych trybów modulacji. Więcej informacji można znaleźć tutaj: https://m17project.org/news/openht-a-breakthrough-in-ham-radio.

Na naszych stronach hf5l.pl będziemy starali się aktualizować stan postępów projektu M17, a także dzielić się doświadczeniami praktycznymi użytkowników. Zapraszamy do dyskusji i do dzielenia się swoimi eksperymentami z M17.

O projekcie M17 pisano m.in. w: Świat Radio 11/2020, Komunikat PZK 35/22, CQDL 12/2023, Wikipedia (w polskiej wersji językowej). Zespół M17 regularnie publikuje aktualizacje na Twitterze, Mastodonie i LinkedIn.