Association de la guerre électronique de l’armée de terre
Automatic Link Establishment (ALE)
3 juillet 2008.
par Christian CHAUDRON "F5LGF"
Par le passé, l’établissement d’une liaison radio fiable nécessitait les compétences d’un opérateur confirmé maîtrisant parfaitement les problèmes de propagation, le réglage de la station et de ses antennes.
Pour palier à ces inconvénients, différents systèmes adaptatifs ont vu le jour dans les années 80. Développés par plusieurs firmes, il se sont révélés totalement incompatibles.
Pour permettre l’ interopérabilités, ces systèmes ont nécessité la mise au point d’une norme aux USA.
Dans les années 1990 cette norme fédérale s’est appelée
"FED STD-1045A" ou "MIL STD 188-141A".
Celle ci donne les fonctions normalisées pour :
l’initialisation de l’appel,
l’émission,
les signaux de réponse
l’accusé de réception relatif à l’ALE.
Lors de la CAMR 97, la résolution 729 de l’UIT voyait le jour en officialisant et en réglementant au niveau international l’utilisation des systèmes adaptatifs.
Comment travaille l’ALE ?
Sous le contrôle d’un microprocesseur, l’ALE établi une connexion entre deux ou plusieurs stations sans assistance d’opérateur.
Les modes ALE comprennent la transmission automatique, l’appel sélectif et l’établissement automatique d’une liaison.
D’autres fonctions de l’ALE sont le balayage, la sélection de canaux, l’analyse de qualité de la liaison (LQA), le sondage, les capacités de stockage et de retransmission des messages.
Technique ALE
Le protocole de la technique ALE ne spécifie que l’établissement de la liaison en HF.
La communication qui suivra "Données Phonie ou autres..." n’est pas définie dans la norme et peut sans problème se dérouler dans un protocole différent.
Des messages courts "AMD" peuvent toutefois être intégrés dans le protocole d’établissement de la liaison.
La forme d’onde de l’ALE est conçue pour être utilisée avec un matériel pouvant travailler en SSB.
Cette nouvelle technologie donne un nouvel essor et une nouvelle raison d’être des stations radio en HF.
De part sa technique, le système ALE n’occupe un canal que pendant un laps de temps très court réduisant ainsi de façon significative la pollution du spectre HF.
Règles opérationnelles de l’ALE
1. Capacité de réception "ALE" indépendante,
2. être toujours à l’écoute ( pour des signaux ALE ),
3. toujours répondre,
4. toujours scanner les canaux,
5. ne jamais interférer avec des canaux ALE actifs,
6. toujours échanger l’info LQA,
7. le système doit répondre dans la fenêtre temporelle préréglée,
8. toujours rechercher et maintenir la connexion,
9. les stations ALE connectées emploient toujours le plus haut niveau de capacité commune,
10. minimiser le temps d’occupation du canal,
11. minimiser la puissance utilisée (selon capacité)
Le rôle de L’ ALE est l’établissement d’une connexion entre deux ou plusieurs stations permettant par la suite un échange de trafic.
L’échange de trafic (données, phonie ...) pourra se faire dans un protocole différent.
Dans un système structuré et maillé, quelques passerelles interfaces "Gateway", pourront permettrent d’acheminer du trafic sur l’Internet.
Le processus de connexion de l’ALE est établi par l’émission d’un appel, d’une réponse du correspondant suivi d’un ACK (signal d’accusé de réception. Ce processus s’appelle : "HANDSHAKE THREE WAY"
HANDSHAKE THREE WAY
- Séquence de connexion ALE
Timing
Chaque tonalité représente 3 bits de données. Ces tonalités seront transmises à la vitesse de 125 tonalités (symboles) par seconde, avec une période résultante de 8ms par tonalité.
Le débit binaire sera de 375 bits par secondes. Les transitions entre mots adjacent redondant (triplés) transmis coïncideront avec les transitions entres tonalités, donnant 49 symboles (ou tonalités) par mot redondant.
La période du mot unique résultant sera de 130,66 ms et le mot triple (format redondant de base en ALE) sera de 392 ms.
Le mot ALE de base est constitué de 24 bits d’info, désignés de W1 à W24 sur la fig. ci dessus.
Le mot est divisé en deux parties : un préambule de 3 bits et une rubrique de données de 21 bits (contenant souvent trois caractères de 7 bits).
Avant la transmission, le mot sera divisé en 2x 12 bits, divisé en 2 "Golay A et B" pour l’encodage FEC.
Entrelacement
Structure des trames
Toutes les transmissions ALE sont basées sur les tonalités, le timing bit et la structure du mot. Il y a trois types de trames de base :
1 - Cycle d’appel,
La section initiale de toutes les trames est appelée cycle d’appel (Tcc) qui est lui même divisé en deux parties : Un scanning Call (Tsc) et un appel principal "leading Call" (Tlc)
2 - Message,
La seconde section, facultative, est appelée "Message" débutant par le mot préambule "CMD" et éventuellement suivi par les mots préambules "REP" et "DATA"
3 - Conclusion,
La troisième section de toutes les trames est appelée "conclusion" et sera composée de "TIS" ou "TWAS"
Exemple de trames ALE
Synchronisation
Le système d’ALE est fondamentalement asynchrone et n’exige aucune forme de synchronisation du système.
Dans une trame, le timing et la structure du système fourni les "crochets" nécessaires pour accomplir et maintenir la synchronisation pendant la connexion.
| Exemple de timing utilisé par l’ALE | |
| Taille de l’adresse (5 mots maxi) (Ta max) | 1960 ms |
| Call Time maximum (Tc) (12 mots maxi) | 4704 ms |
| Time limit de la section message (AMD) | 11.76 s |
| Time limit de la section message DTM (1053 caractères) | 2.29 mn |
| Time limit de la section message DBM (37377 caractères) | 23.26 mn |
Sélection du Canal
La sélection du canal est effectuée à partir de l’information stockée dans la mémoire "LQA".
Ces informations "BER, SINAD, et MP" sont utilisées pour accélérer la connectivité et optimiser le choix d’un canal de qualité.
BER : "Bit Error Ratio" lors du décodage des données, le taux d’erreur sera calculé et envoyé dans la mémoire LQA.
SINAD "Signal Noise And Distorsion" des mesures de bruit et de distorsion du signal seront faites sur chaque canaux et stockées dans la mémoire LQA.
MP "Multipath" des mesures de Multipath seront également effectuées et mise en mémoire LQA.
Emission Réception en ALE
Adressage en ALE
Le système ALE utilise une structure d’adressage basée sur le mot à trois caractères.
Toutes les stations ALE peuvent stocker au moins 20 adresses de 15 caractères chacune.
Il y a trois méthodes d’adressage de base Station individuelle - stations multiples - modes spéciaux.
Certaines adresses peuvent avoir des fonctions spécifiques : "SOS" "MADAY" "SECURITY" "ALL" "ANY"
Les indicateurs d’acheminement utilisés sont : "TO" "THIS IS (TIS)" "THIS WAS (TWAS)" "THRU" et "FROM"
Le mot "CMD" est un indicateur spécial qui sera employé au niveau coordination, contrôle, statut, et autres buts spéciaux.
Cas particuliers
Les mots "DATA" et "REP" permettent de prolonger la zone d’information pour les adresses de plus de trois caractères et pour agrandir la zone message.
- Dans l’exemple ci-dessus, F5LGF envoie le message ALL CALL "BONJOUR"
Les adresses étant basées sur un mot initial de 3 lettres, celles ci devront donc toujours être multiple de trois.
Si ce n’est pas le cas, on utilise un caractère dit de "bourrage" qui sera toujours "@".
Il existe également un adressage de Réseau avec une adresse collective ainsi que des adresses de groupe qui sont légèrement différentes.
L’adresse "Allcall" est une émission générale qui n’indique aucune adresse spécifique et ne demande aucune réponse. L’adresse globale "Allcall" est "@ ? @"
Utilisation du symbole utilitaire "@".
| Modèle | Fonction | Conseil |
| TO A B C | Structure adresse trois caractères "Standard""ABC" | Toute place dans l’adresse et la séquence |
| TO A B @ | "1° cas"Champs d’adresses réduits ; avec uniquement 2 caractères "A, B" | Seulement dernier mot dans l’adresse ; n’importe où dans la séquence |
| TO A @ @ | "2° cas "Champs d’adresses réduit ; avec uniquement le caractère "A" | Seulement dernier mot dans l’adresse ; n’importe où dans la séquence |
| TO @ ? @ | "Allcall"Adresse globale ; Tout le monde arrête et écoute. Personne ne répond !. | Membre exclusif du cycle d’appel ; single TO only |
| TO REP @ A @ @ B @ (option) | "Selective AllCall ;"Adresse globale ; tous ceux qui ont le même dernier caractère "A"(ou "B") Tout le monde arrête et écoute. Personne ne répond ! | Seul, ou avec des sélections “AllCall”, pour "group selective AllCall ;"seulement en cycle d’appel ; doit utiliser TO, REP alternativement et jamais DATA. |
| TO @ @ ? | "AnyCall"Adresse globale ; Tout le monde arrête et répond dans le slot adéquat | Membre exclusif du cycle d’appel ; single TO only |
Mots types “ALE” utilisés pour l’adressage.
| Mot Type | Code Bits | Fonction | Signification |
| THRU | 001 | Multiple (routage indirect) | Destination directes multiples pour les appels de groupe (et futurs relais indirect, réservé) |
| TO | 010 | Routage direct | Destination directe pour appel individuel et appel réseau |
| CMD | 110 | Contrôle voie de service et statut | Station système ALE (et opérateur) voie de service pour coordination, contrôle, statut et fonctions spéciales |
| FROM | 100 | identification (et routage indirect) | Identification du présent émetteur sans terminaison |
| TIS | 101 | Terminaison et identification de continuité | Identification du présent émetteur, signal de terminaison, continuation du protocole |
| TWAS | 011 | Terminaison et identification pour quitter | Identification du présent émetteur, signal de terminaison du protocole. |
| DATA | 000 | Extension et information | Extension du champ data ALE prévu et information définie par le CMD |
| REP | 111 | Duplication et information | Reproduction du préambule antérieur ou information définie par le CMD |
Chronologie d’une connexion ALE
En premier, le transceiver est réglé en mode balayage et dans ce mode le récepteur écoute continuellement l’activité des signaux ALE entrants.
En second, quand une station veut en appeler une autre, elle consulte sa mémoire LQA pour utiliser le meilleur canal,
Elle vérifie que ce canal n’est pas occupé et transmet alors un signal d’appel digital.
Si la station appelée reçoit et décode l’appel, elle répondra avec un signal d’accusé de réception spécifique.
Sur réception de la réponse, la station appelante envoie un signal de confirmation et la liaison est établie.
Si aucune liaison n’est établie sur le premier canal, le système essaie d’autres canaux dans l’ordre de la qualité mémorisée en LQA jusqu’à ce que la liaison soit établie sur l’un des canaux préprogrammés.
Etats de l’ALE
Un contrôleur ALE peut être vu sous forme de trois "états" conceptuels
Si un canal est rejeté après avoir été déclaré inapte, le contrôleur ALE terminera la connexion comme prévu dans le protocole et mettra à jour ses données LQA.
Types de message en ALE
Trois types de message sont utilisés en ALE
1 - AMD "Automatic Message Display" Utilisé pour les messages court (90 caractères maxi), en utilisant alternativement "DATA" et "REP"
2 - DTM "Data Text Message" la fonction de transfert de données DTM est un mode standard de vitesse lente.
3 - DBM "Data Block Message" la fonction de transfert de données DBM est un mode standard de vitesse rapide.
Les différences entre ces deux derniers types de message sont la robustesse du FEC, la rapidité, la correction d’erreur (ARQ), le volume et l’intégrité des données à transférer (CRC) proposé par les divers protocoles.
Il va de soi que la qualité du canal jouera un rôle prépondérant dans le choix du protocole utilisé.
Les protocoles DTM et DBM permettent le transfert des données en ASCII complet ou en binaire non formaté.
Exemple de structure DTM
CMD - DTM => est utilisé pour indiquer le nombre de mots dans le message
CMD - CRC => contient 4 caractères hexadécimaux constituant les 16 bits de la trame "check séquence"
Exemple de structure DBM avec ARQ
Trw= Time Redundant Word (292 ms)
Tack= Time Acknowledgment
Tdbm= Time Data Block Message (n x 8 Trw)
Récepteur GPS intégré
Un récepteur GPS intégré fournit des signalisations de positions précises et effectue la synchronisation horaire pour les formes d’ondes des modes CCME et ALE.
Interopérabilité avec les autres forces La radio RF-5800H-MP inclut une multitude de formes d’onde normalisées pertmettant de faire de cette radio la plus interopérable des radios HF disponibles. Cela inclut modems, vocodeurs et protocoles ALE avec protection de liaison conforme aux normes militaires OTAN et USA.
Etablissement de liaison automatique (ALE) Le mode ALE avancé simplifie le fonctionnement HF en sélectionnant rapidement et automatiquement un canal acceptable.
Plateforme matérielle programmable
Compatible avec les formes d’onde hautes performances d’aujourd’hui et de demain.
Fonctions évoluées
Modes d’adresse
Le 3012 peut être utilisé pour les transmissions sélectives, groupées ou diffusées. Le mode sélectif est utilisé pour les transmissions poste à poste unique. Le mode groupé peut envoyer des données à jusqu’à 99 postes déterminés. Le mode diffusé peut émettre vers tous les postes à l’écoute d’un canal sélectionné.
CALM et ALE Quand un émetteur-récepteur Codan est équipé de la fonction (CALM) ou ALE (établissement automatique de liaison), le 3012 sélectionne automatiquement un canal avant d’envoyer les données.
Protection port sériel Le port sériel du 3012 est muni d’un opto-isolement incorporé, éliminant la connexion électrique directe entre le PC de commande et le système émetteur-récepteur.
Voyants Un voyant DEL situé sur le panneau avant indique la présence de puissance et l’état de lisison du modem.
Les émetteurs/récepteurs HF XK2000 adoptent la norme ALE pour l’établissement automatique des liaisons
ALE troisième génération
Une mise à jour et une nouvelle version ALE et désormais opérationnelle, modifiant l’ancienne norme "MIL-STD-188-141A" par une nouvelle "ALE 3G" "MIL-STD-188-141B"
L’amélioration à été faite pour un transfert de données plus rapide, avec une plus grande capacité et une fiabilité élevée.
Le système HF "ALE-3G" est conçu de façon simple et efficace pour :
l’accès prioritaire au canal en évitant les collisions,
une conception unifiée de la forme d’onde pour la mise en place de la connexion et l’échange du trafic,
un protocole agrémenté de l’ARQ qui augmente de manière significative les conditions de sortie du canal en simplifiant l’algorithme d’adaptation du débit.
Position de l’ALE dans l’ensemble du trafic
"Scénario de deux stations qui échangent du trafic dans les deux sens"
TSU = Trafic Set Up
